放射性分子可能有助于解决缺少反物质的宇宙神秘

物质反物质概念

宇宙中的星星,星系和一切,包括我们自己的身体,包括所谓的定期事项。常规物质包括原子和分子,其由微小的颗粒组成,例如电子,质子和中子。这些粒子占主导地位,大大数量超过了他们较鲜为人知的对应物:反物质颗粒。首次在1932年由晚诺贝尔劳特·劳瑞特和长期Caltech教授Carl Anderson(BS '27,PHD '30),反物质颗粒对其物质同行具有相反的指控。例如,带负电荷电子的反物质颗粒是带正电荷的正电子。

物质是如何过世的反症性的?科学家认为,在宇宙的历史上提前发生的事情,以提示粒子的平衡,导致反物质在很大程度上消失。这种情况如何仍然是一个谜。

在杂志的一项新研究中物理评论信,尼克·赫兹勒(BS'07),CALTECH的物理学助理教授和他的研究生菲兰宇,提出了一种新的基于桌面的工具,用于搜索反物质谜语的答案。与其他物理学家一样研究该问题,研究人员的主要思想是寻找常规物质如何与电磁场相互作用的不对称。这与一种在称为充电奇偶校验或CP中的颗粒中常见的对称性有关。来自预期的CP对称的任何偏差都可以解释如何在我们宇宙中的最终结果。

单羟甲锂离子


新研究中使用的镭甲氧化钕离子或RaOCH3 +的结构的艺术表示。在顶部突出显示不对称或梨形,镭核核心。信贷:CALTECH.

Hutzler和他的同事理论上地制定了一种新的方法来探讨使用称为亚硝基氧化锆离子的放射性分子或RaOCH3 +的放射性分子探测这些对称性侵害。他们在由Andrew Jayich领导的UC Santa Barbara的合作伙伴,然后首次创建了这些分子,并在伴侣文章中发表了结果物理评论信

联合研究表明,放射性分子具有比今天常用的非放射性原子更为敏感的基本粒子对称探针。

尼克哈特勒

Nick Hutzler。信贷:CALTECH.

“这种研究的最先进的方法使用原子”,“Hutzler解释道。“但是分子可能是更好的探针,因为它们已经烘烤不对称。它们是笨拙而不平衡的开始。由于它具有非常不均匀的电荷分配,因此镭核甚至是Lumpier,这也有助于。如果存在的话,结果是违反对称性违规的10万至1,000,000放大,相比之下。“

为了寻找粒子中的对称性侵犯,研究人员通常观察粒子在电场中的表现。他们搜索破坏已知对称规则的异常行为;例如,物理学家预测,对称违规可能导致电子到精力,或者在电场中旋转旋转顶部。由于它们的不对称性,分子在它们内部具有电磁场,因此它们为这种工作做出了理想的目标。

Hutzler说他以前考虑过以前使用基于镭的分子,甚至呼吁自己是“镭粉丝,”,但他们所需的同位素是极具放射性的,半衰期为两周(一半的镭的半衰期)将在短短两周内腐烂进入其他核。

“这位镭同位素非常放射性,非常稀缺,这使得与其难以实现,”Hutzler解释道。“但是raoch3 +分子的独特性质克服了许多这些挑战,并且当与在UC Santa Barbara的实验技术相结合时,将能够实现现代,量子,高度敏感的方法来搜索这些对称性违规行为。”

新的桌面方法与其他技术互补,这些技术将线索搜索到反物质谜团,包括在Hutzler实验室以及中子电偶极力矩或NEDM实验中进行的相关实验,这些实验是由Brad Filippone的Caltech建造的一部分建筑,弗朗西斯L. Moseley物理教授,以及他的团队。事实上,Hutzler在这个实验上与Filippone合作,作为Caltech的本科生。NEDM实验将在大约五年内最终在橡树岭国家实验室进行,将寻找CP对称违规,具体在中子中。

“这种新方法并不像NEDM那样干净和直接,而是通过使用整个分子,我们具有能够在一系列粒子中感测对称性侵犯的优势,”Hutzler说。

放射性分子方法可能需要数年时间来充分发展,但Hutzler表示,他一直在享受着关注工作的理论方面。

“我们一直在理论上开始涉及更多,因为大流行并在家有更多的时间,”他说。“我们可能不会做出这个理论纠正的那种。”

参考:Phelan Yu和Nicholas R. Hutzler,1月2021年1月11日,“对称顶部分子中变形核的基本对称性探测了对称核的基本对称性”,物理评论信
DOI:10.1103 / physrevlett.126.023003

由国家标准和技术研究所,戈登和贝蒂摩尔基金会和阿尔弗雷德普斯斯隆基金会资助的研究,标题为“探测对称的顶部分子的变形核的基本对称性。”。

更深入的研究摘要可以在美国物理社会的网站上找到。

1条评论“放射性分子可能有助于解决缺少反物质的宇宙神秘”

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