15:12 2023-02-01
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Configurația specială folosește rubidiu polarizat și xenon ca sistem emițător și receptor pentru câmpuri exotice
_ Configurarea specială utilizează polarizat rubidiu și xenon ca sistem emițător și receptor pentru câmpuri exotice
În căutarea de noi forțe și interacțiuni dincolo de Modelul standard, o echipă internațională de cercetători care implică Clusterul de excelență PRISMA de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz (JGU) iar Institutul Helmholtz din Mainz a făcut acum un pas bun înainte. Cercetătorii, printre care și prof. dr. Dmitry Budker, folosesc o tehnică de amplificare bazată pe rezonanța magnetică nucleară.
În munca lor recent publicată în Science Advances, ei își folosesc configurația experimentală pentru a studia o anumită interacțiune exotică. între spini: o interacțiune care încalcă paritatea mediată de o nouă particulă de schimb ipotetică, numită boson Z', care există în plus față de bosonul Z care mediază interacțiunea slabă în modelul standard.
În configurația actuală. , nu au putut detecta această particulă, dar au reușit să crească sensibilitatea cu cinci ordine de mărime în comparație cu măsurătorile anterioare. Acest lucru le permite cercetătorilor să stabilească constrângeri asupra puterii interacțiunii noii particule de schimb cu particulele modelului standard care sunt complementare cu observațiile astrofizice și deschid o regiune anterior inaccesibilă.
Numerele teorii prezic existența interacțiunilor exotice dincolo de Modelul Standard. Ele diferă de cele patru interacțiuni cunoscute și sunt mediate de particule de schimb necunoscute anterior. În special, interacțiunile care încalcă paritatea, adică în cazul în care simetricul în oglindă este întrerupt, se confruntă în prezent cu un interes special.
Pe de o parte, deoarece acest lucru ar indica imediat tipul particular de nouă fizică cu care avem de-a face cu, și pe de altă parte, pentru că efectele lor sunt mai ușor de separat de efectele sistematice false, care de obicei nu arată ruperea simetriei în oglindă. „În articolul actual, aruncăm o privire atentă asupra unei astfel de interacțiuni între spinurile electronilor și spinurile neutronilor, mediată de un ipotetic boson Z’. Într-o lume în oglindă, această interacțiune ar duce la un rezultat diferit; paritatea este încălcat aici”, explică Dmitry Budker.
Acest „rezultat” arată astfel: spinurile electronilor dintr-o sursă sunt toate aliniate într-o singură direcție, adică polarizate, iar polarizarea este modulată continuu, creând astfel un aspect exotic. câmp care este perceput ca un câmp magnetic și poate fi măsurat cu ajutorul unui senzor. Într-o lume în oglindă, câmpul exotic nu ar indica în aceeași direcție cum ar fi de așteptat într-o imagine în oglindă „reală”, ci în direcția opusă: paritatea acestei interacțiuni este încălcată.
„Rotire”. Amplificator pentru cercetarea fizicii particulelor” – SAPPHIRE pe scurt – este ceea ce cercetătorii au numit configurația lor, care se bazează pe cele două elemente rubidiu și xenon. Ei au folosit deja această tehnică într-o formă similară pentru a căuta alte interacțiuni exotice și pentru câmpuri de materie întunecată.
Mai exact, în căutarea experimentală a interacțiunilor exotice spin-spin, două camere umplute cu vaporii uneia. dintre cele două elemente sunt poziționate în imediata apropiere unul de celălalt: „În experimentul nostru, folosim spinuri de electroni polarizați ai atomilor de rubidiu-87 ca sursă de spin și spinuri de neutroni polarizați ai xenonului gaz nobil sau, mai precis, izotopul xenon-129. , ca senzor de rotație”, spune Dmitry Budker.
Smecheria este că structura specială și atomii de xenon polarizați din senzorul de spin amplifică inițial câmpul generat în sursa de rubidiu: astfel, efectul declanșat de un potențial câmp exotic ar fi cu 200 mai mare. . Acum intră în joc principiul rezonanței magnetice nucleare, adică faptul că spinurile nucleare reacționează la câmpurile magnetice care oscilează la o anumită frecvență de rezonanță. Atomii de rubidiu-87 sunt de asemenea prezenți într-o proporție mică în celula senzorului în acest scop. Ele acționează, la rândul lor, ca un magnetometru extrem de sensibil pentru a determina puterea semnalului de rezonanță.
Detectarea unui astfel de câmp exotic în intervalul de frecvență potrivit ar fi atunci indiciu pentru noua interacțiune pe care o căutăm. . Alte detalii experimentale speciale asigură că configurația este deosebit de sensibilă în intervalul de frecvență de interes și mai puțin sensibilă la efectele false de la alte câmpuri magnetice care apar inevitabil în experiment.
„În totalitate, acesta este un configurație destul de complicată, care a necesitat o proiectare și o calibrare atentă. Este foarte plină de satisfacții să lucrezi la astfel de probleme provocatoare și interesante cu colaboratorii noștri de lungă durată de la Universitatea de Știință și Tehnologie (USTC) din Hefei, China, care au găzduit experimentul", relatează Dmitry Budker.
După dovezi de principiu de succes, oamenii de știință au început prima serie de măsurători pentru a căuta interacțiunea exotică. Deși nu au reușit încă să găsească un semnal corespunzător după 24 de ore de măsurători, cele cinci ordine de mărime de creștere a sensibilității le-au permis să stabilească constrângeri asupra intensității interacțiunii noii particule de schimb cu particulele modelului standard.
Optimizarea ulterioară ar putea chiar îmbunătăți sensibilitatea experimentală la interacțiunea exotică specială cu încă opt ordine de mărime. Acest lucru face să pară posibilă utilizarea configurației ultrasensibile SAPPHIRE pentru a descoperi și a studia o nouă fizică cu potențiali bosoni Z'.
Comentarii:
Adauga Comentariu