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ACME协作设定未被发现的子原子粒子的大小限制

2021-08-20 09:50:05来源:

在这艺术家的代表中,电子在实验中的两个激光之间行进。当其他亚颗粒颗粒恒定并重新吸收时,电子围绕其轴线旋转。粒子物理学中的一些理论预测颗粒,如未被未被发现,这将导致云从一段距离看时出现非常略微梨形。随着国家科学基金会的支持,Acme研究人员创造了一个以极端精确的实验设置看那种形状。对于他们的实验的极限,它们看到一个完美的圆形球体,暗示某些类型的新颗粒,如果它们存在于所有类型,则具有与预期的理论家不同的性质。

一项新的研究表明,许多理论化重粒子,如果它们完全存在,则不具有解释宇宙中的反物质问题所在的特性所需的性质。

如果确认,调查结果将迫使重大修订为粒子物理标准模型的替代品,这是在20世纪70年代初开发的。来自耶鲁,哈佛大学和西北大学的研究人员进行了学习,该研究于10月17日发表于“自然”。

该发现是进入粒子,能量和尺寸的颗粒,能量和力的弯曲性质的窗口,特别是在量子领域,即使是完美的真空也没有真正空的。无论是空虚位于星星之间还是分子之间,都有许多实验表明,任何真空都填充了每种类型的亚杀菌粒子 - 及其反物质对应物 - 不断突出和摆脱存在。

识别它们的一种方法是仔细看看电子的形状,其被亚底颗粒包围。研究人员在电子周围的真​​空中检查微小的扭曲,作为表征颗粒的一种方式。

新的研究报告了用先进的冷分子电子偶极力矩(ACME)实验完成的工作,一种用于检测电子的电偶极力矩(EDM)的协同努力。电子EDM对应于电子的一端的小凸起,并且在相对端上的凹痕。

标准模型预测了一个极小的电子EDM,但是有许多宇宙学问题 - 例如在大爆炸之后,在大爆炸之后,在较重的粒子方向上尖锐的科学家,在较重的粒子的方向上占据了反物质的优势标准模型,与更大的电子EDM相关联。

“标准模型使得从其替代品和ACME差异的预测可以区分那些,”大卫德维尔说,他在耶鲁耶勒领导了Acme集团。“我们的结果告诉科学界,我们需要认真对待那些替代理论。”

实际上,标准模型预测了电子围绕电子的颗粒将如此略微挤压,但这种效果只能以比ACME更精确的10亿倍的分辨率显着。然而,在预测新型颗粒的模型中 - 例如超对称和大统一理论 - 广泛预期ACME精度水平的形状变形。

“电子总体,国家科学基金会(NSF)的节目总监John Gillaspe(NSF)的节目总监John Gillaspy表示,这是一种电子颗粒的云,在它周围的真空中扭曲。”近十年。“扭曲不能与粒子本身分离,它们的相互作用导致电子电荷的最终形状。”

Acme使用一个独特的过程,涉及射击一盏冷钍 - 氧化物(Tho)分子 - 每脉冲百万,每秒50次 - 进入腔室的大桌子的尺寸。

在该腔室内,激光器在仔细控制的磁场内的两个带电玻璃板之间翱翔时,使分子和电子定位在一起。ACME研究人员观察光线分子在由精心调整的一组读出激光器瞄准时发出。光提供信息以确定电子电荷的形状。

通过控制大约三十名参数,从激光调谐到实验步骤的时间,ACME通过先前的记录架实现了10倍的检测改进:Acme的2014年实验。ACME研究人员表示,他们希望在实验的未来版本中对精确度提高另外10倍。

与Demille一起,Acme的原则调查人员从哈佛大学的西北和John Doyle都是Gerald Gabrielse。该研究的共同作者包括Zack Lasner,Brendon O'Leary,以及耶鲁邢武,前耶鲁研究员Adam D. West。

出版物:ACME协作,“电气偶极矩的改善限制,”自然体积562,第355-360页(2018)