【電子束的電偶極矩縮小搜索】
不相容的時刻
在美國和加拿大物理學家有尚未放的電偶極矩 (EDM) 電子的大小的最小限制。
通過在移動緩慢氧化釷分子的梁上進行精確的測量,團隊表明,EDM 在多數是一-第 12 集由一個不同的實驗,在 2011 年以前上限的電子。約束的 EDM 值提供那些發展中國家新的超對稱性,如粒子物理理論的重要資訊,而實際上測量非零 EDM 將物理學的重大突破。
在標準模型的最簡單採取禁止電子有永久的 EDM。
這是流動的因為電子的知名自旋磁矩與 EDM 的組合將違反時間反演對稱性,說物理的相互作用應該看相同,是否時間方向流動的扭轉 (見圖"不相容時刻")。
雖然標準模型的更複雜的版本做為一個 EDM 允許,他們不過建議它將是太小了,在實驗室中測量。
然而,超出標準模型 — — 這些調用的超對稱性 — — 等的物理理論預測的 EDM,使之能通過實驗確定,很多較大的值。
2011 年簡妮哈德遜和倫敦帝國學院的同事們發現了 EDM 要小於 10.5 × 10–28 e釐米。
雖然這仍然遠遠大於標準的模型 (約 10–39 e釐米) 所允許的最高限額,但它不會開始排除某些超出標準模型的理論 (見圖"少新的物理空間")。
收縮的電火花加工
現在,先進的冷分子電火花加工實驗(簡稱 ACME) 在美國工作的物理學家們還需要改進此限制的 12 倍,在 8.7 × 10 EDM 上設置上限–29 e釐米。
ACME 是物理學家在美國和加拿大 — — 幾所大學合作在耶魯大學和哈佛大學的主要角色。
實驗開始通過創建相對較慢的很冷氧化釷脈衝 (芹苴) 的分子,而通過運行垂直于光束平行電場和磁場的區域發送。
雷射脈衝用於分子放入特定國家的自旋磁矩的激發的電子 (和其 EDM 中,如果有的話) 是垂直的應用領域。
分子然後旅行通過並行的欄位,從而導致自旋 (和 EDMs),有關的欄位方向旋轉約 22 釐米。
這個歲差角度然後精確地用光譜技術來衡量。
新的物理的空間更少
如果電子有一個 EDM,它的存在將貢獻的量成正比電場在該區域中電子的歲差角度。
這是其中的 ACME 團隊使用一個聰明的把戲。
芹苴是有極大的電偶極矩的極性分子。
這將創建一個巨大的"有效電氣領域"附近的電子 — — 比可以在實驗室中的外部應用的要大得多。
分子準備這樣有效電場是平行或反向平行到應用領域。
這些配置轉移的歲差角度以相反的方向。
通過測量這些配置的兩個之間的歲差角度的差別,團隊就能夠確定 EDM。
"重要一步"
ACME 實驗測量 EDM,有零個到內非常小實驗不確定性。
因此,它是能夠放其值的最嚴格的上限為止: 8.7 × 10–29 e cm 與 90 % 的信心。
"這是一大步,在十年左右,EDM 測量的最大改善,研究人員還沒有用盡系統的潛力,"乍得鷹聯盟學院在美國,不是在研究中所涉及的說。
鷹指出測量是要來自 ACME 的第一個結果,他認為球隊將能夠改進它。
"這基本上的第一個真正運行的實驗中,和人們總是可以找到如何提高初始的系統不確定性,"他說。
事實上,鷹認為團隊應該能夠通過一個數量級提高其初步的結果。
大型強子對撞機看齊
時間反演對稱性有關的另一個重要對稱性的物理: charge–parity (CP) 對稱性。
結果,測量電子的 EDM 還提供對 CP 破壞,發生超出標準模型的許多物理理論中的約束了。
測試這些機型是目前世界各地,包括那些在大型強子對撞機 (LHC) 在歐洲核子研究中心的粒子物理實驗的重點。
ACME 團隊說其實驗限制了 CP 破壞能量與可訪問在 LHC 的水準上。
鷹說 ACME 的成功的一些可以歸因於它是三個領先的原子物理組,由大衛 · 德米勒在耶魯大學、 哈佛大學約翰 · 道爾和吉羅德 · Gabrielse哈佛大學領導合作的事實。
"ACME 真的有只已經開始了的東西像三至四年,和他們已經產生了很大的測量、"鷹說。
這顯示東西的 '粒子物理學' 排序模型他們使用,結合幾個大功率組在一起比你通常看到 [原子、 分子和光學] 物理學中,以便使更多的資源,在這個問題上承擔更大合作的力量。
研究在arXiv預印本仲介紹.
找出更多關於電子 EDM 由乍得鷹"測量 (幾乎) 零"文章中搜索。
關於作者
麥高樂莊士敦是 physicsworld.com 的編輯器中
歡迎光臨 【五術堪輿學苑】 (http://aa.wsky.ink/) | Powered by Discuz! X3.1 |