【電子束的電偶極矩縮小搜索】

明道 · 發表於 2014-2-10 21:29:19

【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

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