Ученые создали универсальный инструментарий для работы с физикой за пределами Стандартной модели
Поиски физических явлений вне Стандартной модели часто происходят на
крупных ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер ЦЕРНа или
огромных подземных детекторах нейтрино, темной материи и других
экзотических частиц. Исследователи из Нидерландов открыли альтернативный
фронт в этом поиске, разработав новый лабораторный метод улавливания
тяжелых нейтральных молекул.
Тяжелые нейтральные
молекулы считаются идеальными кандидатами для обнаружения асимметрий за
пределами Стандартной модели в электрическом дипольном моменте электрона
(eEDM), но предыдущие методы не были способны ограничить их.
Среди
стандартных методов, используемых при поиске eEDM — выполнение
высокоточной спектроскопии атомов или молекул, которые сначала
замедляются, а затем захватываются лазерами или электрическими полями на
время измерения. Проблема в том, что открытие Новой физики (физики за
пределами Стандартной модели) может потребовать захвата молекул, которые
слишком тяжелы, чтобы их можно было удерживать при помощи лазеров.
Электрические поля, в свою очередь, могут улавливать только тяжелые
ионы, а не нейтральные атомы или молекулы.
Высокотехнологичная ловушка В
новой работе исследователи начали с создания молекул фторида стронция
(I) (SrF) посредством химической реакции, которая происходит внутри
криогенного газа при температуре около 20 К. Эти молекулы имеют
начальную скорость 190 м/с, а при комнатной температуре движутся со
скоростью около 500 м/с.
После синтеза молекулы попадают в
устройство длиной 4,5 метра под названием «замедлитель Старка», в
котором переменные электрические поля замедляют, а затем и вовсе
останавливают их. Молекулы SrF остаются захваченными в течение 50 мс, во
время которых исследователи анализируют их с помощью отдельной системы
обнаружения флуоресценции, индуцированной лазером. Измерения, полученные
в результате, выявляют фундаментальные свойства электронов, включая
eEDM, которые затем можно проверить на любую асимметрию.
Чем тяжелее — тем лучше Молекулы
SrF примерно в три раза тяжелее, чем другие молекулы, ранее захваченные
с помощью аналогичных методов, отмечает Стивен Хекстра, физик из
Гронингена и ведущий автор исследования. «Наш следующий шаг — уловить
еще более тяжелые молекулы, такие как фторид бария (I) (BaF), который в
полтора раза тяжелее SrF. Этот тип молекул даже лучше подходит для наших
измерений. По сути, чем тяжелее молекула, тем точнее будут наши
измерения».
У захвата тяжелых молекул есть и другие приложения,
помимо измерений eEDM. Одним из примеров может быть изучение
столкновений между молекулами при низких энергиях в условиях, подобных
тем, которые существуют в космосе. Измерения медленно движущихся молекул
также могут дать более глубокое понимание квантовой природы их
взаимодействий. При достаточно высоких плотностях в процессе
взаимодействия молекул все большее влияние начинает играть
диполь-дипольное взаимодействие, которое зависит от ориентации молекул
относительно друг друга. Эти типы измерений открывают возможности,
недоступные для неподвижных атомов, которые не взаимодействуют подобным
образом.
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
