פיזיקאים השיגו פריצת דרך על ידי מדידה מדויקת של תכונותיו של רדיום מונופלואוריד, תובנות שיכולות להסביר את א-סימטריית החומר-אנטי-חומר של היקום – בעצם מדוע אנו קיימים. המחקר מדגיש כיצד ניתן למנף את התכונות הייחודיות של המולקולה בניסויים עתידיים כדי לבדוק תיאוריות שחורגות מהמודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים מדדו בהצלחה את המבנה הקוונטי של רדיום מונופלואוריד (RaF) באמצעות לכידת יונים וטכניקות לייזר מיוחדות, מה שמאפשר לאפיין מפורט של רמות האנרגיה הסיבובית שלו ולבסס תכנית קירור לייזר.
ממצאים אלו חיוניים לניסויים עתידיים המתמקדים בקירור לייזר ולכידת מולקולות RaF, אשר צפויות למלא תפקיד משמעותי במחקרים על תכונות של חולשה חשמלית גרעינית והפרות של סימטריות זוגיות והיפוך זמן, מה שיכול להסביר את אסימטריית החומר-אנטי-חומר של היקום.
בפעם הראשונה, פיזיקאים גרעיניים ביצעו מדידות מדויקות של מולקולה רדיואקטיבית קצרת מועד, רדיום מונופלואוריד (RaF). החוקרים שילבו טכניקות לכידת יונים עם מערכות לייזר מיוחדות כדי למדוד את הפרטים העדינים של המבנה הקוונטי של RaF. זה אפשר לאפיין את רמות האנרגיה הסיבובית של מולקולה זו, כמו גם את קביעת ערכת קירור הלייזר שלה. קירור בלייזר הוא שיטה המשתמשת באור לייזר כדי להאט וללכוד אטומים ומולקולות. תוצאות אלו מייצגות צעד מרכזי עבור ניסויים עתידיים שמטרתם לקרר בלייזר וללכוד מולקולות RaF.
באמצעות לייזרים עם תדר מכוון במדויק, λ, פיזיקאים שולטים במצבי סיבוב של מולקולות רדיום מונופלואוריד ומעוררים רמות סיבוב ספציפיות, המאופיינות במספר הקוונטי, J. עירורים אלה מתבטאים בפסגות ספקטרליות חדות. קרדיט: סילביו-מריאן אודרסקו
תובנות על פיזיקה מעבר למודל הסטנדרטי
מדענים חזו שמולקולות המכילות גרעינים כבדים בצורת אגס, כמו רדיום, רגישות מאוד לתכונות של חולשה חשמלית גרעינית ולפיזיקה מעבר למודל הסטנדרטי. זה כולל תופעות המפרות זוגיות וסימטריה של היפוך זמן.
הפרת היפוך זמן, מעבר לאילוצים הנוכחיים, היא תנאי חיוני כדי להסביר את אסימטריית החומר-אנטי-חומר של היקום. התוצאות החדשות מעניקות לחוקרים אפיון מפורט של המבנה הקוונטי של RaF, ופותחות את השימוש במולקולה זו בניסויים עתידיים במטרה לחפש השפעות כאלה.
מחקרים ספקטרוסקופיים ב-CERN
מולקולות רדיואקטיביות המכילות גרעינים מעוותים בתמנון, כמו רדיום (Ra), מבטיחות להיות מערכות קוונטיות יוצאות דופן לשימוש במחקרים על החלקיקים הבסיסיים וכוחות הטבע. הצורה הייחודית דמוית האגס של גרעין הרדיום, בשילוב עם מבנה רמת האנרגיה של מולקולה קוטבית, יכולה להוביל לרגישות מוגברת לתכונות גרעיניות המפרות סימטריה של יותר מחמישה סדרי גודל בהשוואה לאטומים יציבים.
לאחרונה, פיזיקאים גרעיניים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) ומשתפי פעולה חקרו באופן ספקטרוסקופי, לראשונה, את המבנה המפורט של רדיום מונופלואוריד (RaF). הם ביצעו את העבודה בניסוי הספקטרוסקופיה של יינון תהודה קוליניארית (CRIS) במתקן מפריד ה-Isotope Separator On Line Radioactive Ion Beam מתקן בארגון האירופי למחקר גרעיני (ISOLDE – CERN).
התקדמות בחקר מולקולות אולטרה קרות
שיטת החוקרים אפשרה את מיפוי, ברגישות גבוהה, של רמות האנרגיה של RaF, קביעת ערכת קירור לייזר להאטה ולכידה של מולקולה זו. מדענים מפתחים במהירות שיטות לשליטה ותחקור מולקולות קרות במיוחד. שיטות אלו, בשילוב עם היכולות החדשות של מתקני אלומה רדיואקטיביים לייצר כמויות גדולות של מולקולות רדיואקטיביות, כמו CERN (שוויץ) ו-FRIB (ארה"ב), פותחות גבול חדש בחקר גרעיני אטום והפרת הסימטריות הבסיסיות. של הטבע.
עבודה זו נתמכה על ידי משרד המדע של משרד האנרגיה האמריקאי, המשרד לפיזיקה גרעינית; ה-MITI Global Seed Funds; Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, קרן המחקר הגרמנית); מצוינות בלגית למדע (EOS); פרויקט KU Leuven C1; פרויקט תשתיות מחקר בינלאומיות (IRI); הסכם המענק של האיגודים האירופיים (ENSAR2); LISA: תוכנית המסגרת H2020 של האיחוד האירופי; ומועצת המחקר השוודית
