Tin tức Vũ trụ TV

Các nhà vật lý tiến gần hơn đến việc kiểm tra các đối xứng bên trong vũ trụ của chúng ta

Ngày:
Th1 13, 2021
Tóm lược:

Mọi lĩnh vực đều có những nguyên tắc cơ bản của nó. Đối với kinh tế học, đó là tác nhân duy lý; sinh học có thuyết tiến hóa; địa chất hiện đại nằm trên nền tảng của kiến ​​tạo mảng.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Một ion phân tử chưa biết được mô tả trong một cái bẫy với hai ion radium. Sự phát huỳnh quang của ion radium cung cấp phép đo khối lượng của ion bí ẩn, xác định nó là RaOCH3 + thông qua phương pháp được giới thiệu bởi Fan và các đồng nghiệp của ông.Tín dụng Hình ảnh: MAX LADABAUM
Một ion phân tử chưa biết được mô tả trong một cái bẫy với hai ion radium. Sự phát huỳnh quang của ion radium cung cấp phép đo khối lượng của ion bí ẩn, xác định nó là RaOCH3 + thông qua phương pháp được giới thiệu bởi Fan và các đồng nghiệp của ông.
Tín dụng Hình ảnh: MAX LADABAUM

Mọi lĩnh vực đều có những nguyên tắc cơ bản của nó. Đối với kinh tế học, đó là tác nhân duy lý; sinh học có thuyết tiến hóa; địa chất hiện đại nằm trên nền tảng của kiến ​​tạo mảng.

Vật lý có các định luật bảo toàn và đối xứng. Ví dụ, định luật bảo toàn năng lượng – cho rằng năng lượng không thể được tạo ra cũng như không bị phá hủy – đã hướng dẫn nghiên cứu vật lý kể từ thời cổ đại, trở nên chính thức hơn theo thời gian. Tương tự như vậy, đối xứng chẵn lẻ gợi ý rằng việc chuyển một sự kiện cho hình ảnh phản chiếu của nó sẽ không ảnh hưởng đến kết quả.

Khi các nhà vật lý đã nỗ lực tìm hiểu các quy tắc thực sự kỳ lạ của cơ học lượng tử, có vẻ như một số đối xứng này không phải lúc nào cũng phù hợp. Giáo sư Andrew Jayich tập trung vào việc điều tra những vi phạm đối xứng này trong nỗ lực làm sáng tỏ nền vật lý mới. Ông và các thành viên trong phòng thí nghiệm của mình vừa xuất bản một bài báo trên tạp chí Physical Review Letters báo cáo tiến độ tổng hợp và phát hiện các ion nằm trong số các biện pháp nhạy cảm nhất đối với vi phạm đối xứng thời gian (T).

Đối xứng thời gian ngụ ý rằng các quy luật vật lý trông giống nhau khi thời gian chạy tới hoặc lùi. Jayich cho biết: “Ví dụ, đường đi của một quả bóng bi-a trên bàn sẽ quay lại đường đi của nó nếu mũi tên thời gian bị đảo ngược. Nhưng điều đó không đúng với tất cả các tương tác vật lý.”

Hiểu được khi nào và tại sao đối xứng T bị phá vỡ có thể cung cấp câu trả lời cho một số câu hỏi mở lớn nhất trong vật lý, chẳng hạn như tại sao Vũ trụ chứa đầy vật chất và thiếu phản vật chất. Jayich nói thêm: “Các định luật vật lý mà chúng ta biết đối xử với vật chất và phản vật chất ngang hàng với nhau, nhưng các sự kiện trong những khoảnh khắc sơ khai của Vũ trụ lại ưu tiên vật chất hơn phản vật chất. Đây là những vấn đề khó giải quyết, với gần một thế kỷ làm việc đằng sau chúng.”

Để giải quyết những câu hỏi này, Jayich và nhóm của ông đã tổng hợp, bẫy và làm lạnh các phân tử phóng xạ, RaOCH3 + và RaOH + một cách có kiểm soát, mang lại những cải tiến lớn về độ nhạy đối với vi phạm đối xứng T. Tác giả đầu tiên Mingyu Fan, một nghiên cứu sinh tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Jayich, đã phát hiện ra kỹ thuật phát hiện các ion tối trong bẫy điện từ của chúng. Các hạt này không tán xạ ánh sáng, có nghĩa là các nhà nghiên cứu không thể phát hiện chúng bằng máy ảnh.

Trong khi điều chỉnh một số thông số thí nghiệm, Fan nhận thấy các ion bị mắc kẹt, thường nằm rất yên, đang dao động nhanh ở một biên độ lớn nhưng cố định. Ông đã phát hiện ra rằng hành vi này cung cấp một tín hiệu mạnh mẽ để phát hiện các ion khó nắm bắt này. Fan cho biết: “Sự khuếch đại chuyển động có kiểm soát này cho phép chúng tôi đo tần số chuyển động của ion và do đó khối lượng của nó một cách chính xác và nhanh chóng”.

Jayich và Fan đã báo cáo thành công của họ trong việc làm mát các ion radium bằng laser trong một nghiên cứu trước đó, đây là nghiên cứu đầu tiên đạt được thành công này đối với nguyên tố nặng. Bước đột phá gần đây của phòng thí nghiệm đưa họ đến gần hơn với mục tiêu cuối cùng là sử dụng các phân tử phóng xạ để kiểm tra sự vi phạm đối xứng thời gian.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng radium-226, có 138 neutron và không có spin hạt nhân, trong nghiên cứu gần đây của họ. Họ dự định sử dụng đồng vị nhẹ hơn một chút, radium-225, có spin hạt nhân cần thiết, trong các thí nghiệm vi phạm đối xứng theo kế hoạch của họ. Các thành viên khác của phòng thí nghiệm đang nỗ lực làm mát bằng tia laser và bẫy các ion radium-225 và thực hiện quang phổ trên các phân tử phóng xạ chứa nó.

Jayich cho biết: “Những kết quả này là một bước đột phá rõ ràng cho các thí nghiệm ‘lớn’ đã được lên kế hoạch của chúng tôi. “Chúng tôi đã tạo ra những máy dò cực kỳ nhạy cảm này, trong đó một phân tử đơn lẻ có độ nhạy để thiết lập các giới hạn mới về vi phạm T. Điều này mở ra một mô hình mới để đo vi phạm T.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học California – Santa Barbara cung cấp . Bản gốc do Harrison Tasoff viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. M. Fan, C. A. Holliman, X. Shi, H. Zhang, M. W. Straus, X. Li, S. W. Buechele, và A. M. Jayich. Khối phổ quang của RaOH lạnh và RaOCH3 . Thể chất. Rev. Lett , 2021 DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.023002

Bài viết liên quan

Bài viết mới