_ Măsurători beta-decay în nucleele de oglindă, stabilește forța nucleară slabă

Modelul standard al fizicii particulelor este cea mai bună înțelegere de către oamenii de știință a forțelor care descriu modul în care particulele subatomice interacționează. Modelul standard cuprinde patru forțe: forța nucleară puternică, forța nucleară slabă, forța electromagnetică și forța gravitațională. Toate cele patru forțe guvernează modul în care funcționează universul nostru. Cu toate acestea, forța nucleară slabă este excepțional de dificil de studiat, deoarece este umbrită de efectele mult mai mari ale forțelor nucleare și electromagnetice puternice.

Oamenii de știință au obținut noi perspective asupra forței nucleare slabe din studiile detaliate ale descompunerile beta ale nucleelor ​​„oglindă” litiu-8 și bor-8. Nucleele oglindă sunt atomi cu un număr invers de protoni și neutroni. De exemplu, litiu-8 are trei protoni și cinci neutroni, în timp ce borul-8 are cinci protoni și trei neutroni.

Oamenii de știință au efectuat o măsurătoare nouă, mai sensibilă a proprietăților de dezintegrare beta pentru a căuta o caracteristică teoretizată. a forței nucleare slabe neincluse în prezent în Modelul Standard. Forța nucleară slabă conduce procesul de dezintegrare beta nucleară. În dezintegrarea beta, un proton sau neutron dintr-un nucleu emite o particulă beta (un electron sau antiparticula acestuia, un pozitron) și un neutrin.

Proprietățile dezintegrarii beta ale nucleelor ​​oglinzilor radioactive de litiu -8 și bor-8 sunt în perfect acord cu predicțiile modelului standard. Acest efort combină metode experimentale și teoretice de ultimă generație și deschide calea pentru progrese viitoare în studiul forței nucleare slabe.

O echipă de oameni de știință nucleari de la Laboratorul Național Lawrence Livermore, Argonne National Laboratorul și Universitatea de Stat din Louisiana au măsurat cu precizie proprietățile de dezintegrare beta ale nucleelor ​​„oglindă” litiu-8 și bor-8 pentru a înțelege mai bine forța nucleară slabă. Nucleele oglindă au același număr total de protoni și neutroni, dar numărul fiecărei particule este inversat. Descoperirile sunt publicate în revista Physical Review Letters.

Nucleele oglindă oferă o oportunitate de a studia forța nucleară slabă cu o sensibilitate crescută. Semnătura prezisă a multora dintre noile efecte căutate ar da naștere la contribuții opuse în cele două nuclee diferite. Acest lucru le-ar permite oamenilor de știință să compare rezultatele de litiu-8 și bor-8 pentru a izola contribuțiile la dezintegrare din fiecare nucleu.

Prin studierea ambelor nuclee cu Beta-decay Paul Trap, un dispozitiv care ține nori de ioni în vid, cercetătorii au determinat energiile și direcțiile particulei beta emise și ale două particule alfa cu mare precizie. Această abordare le-a permis cercetătorilor să reconstruiască proprietățile complete de dezintegrare, inclusiv contribuția neutrinului nevăzut.

Modelul standard (SM) prezice distribuția unghiurilor de emisie pentru particulele beta și neutrin și orice diferență observată. ar dezvălui noi aspecte ale forței nucleare slabe.

Echipa căuta diferențe mai mici de 1%, ceea ce necesita o înțelegere aprofundată a aparatului și a sistemului de detectare, împreună cu o abordare nou dezvoltată, bazată pe primul principiu, folosind „Teoria modelului No-Core Shell adaptat la simetrie” pentru a explica o serie de efecte mici care apar din mediul complicat al nucleului. Rezultatele au fost cea mai mare precizie de acest gen și au confirmat predicția SM cu o încredere sporită.

(Fluierul)