Давняя тайна антиматерии может быть решена

Стандартная модель, лучшая теория на сегодняшний день, которая должна описывать субатомные свойства всей материи во Вселенной, предсказывает, что каждая фундаментальная частица должна иметь аналогичную античастицу.

Элемент, который может держать ключ к давней загадке вокруг того, почему в нашей Вселенной гораздо больше вещества, чем антивещества, был обнаружен командой физиков из Университета Западной Шотландии (UWS).

В исследованиях, опубликованных в журнале Nature Physics, ученые UWS и Университета Стратклайда обнаружили, что один из изотопов элемента тория обладает самым грушевидным ядром, которое еще не было обнаружено. Ядра, подобные торию-228, теперь можно использовать для проведения новых испытаний, чтобы попытаться найти ответ на загадку, окружающую вещество и антивещество.

Физика объясняет, что состоит из фундаментальных частиц, таких как электроны, которые находятся в каждом атоме. Стандартная модель, лучшая теория на сегодняшний день, которая должна описывать субатомные свойства всей материи во Вселенной, предсказывает, что каждая фундаментальная частица должна иметь аналогичную античастицу.

В совокупности античастицы почти идентичны своим аналогам обычного вещества, за исключением того, что они несут противоположный заряд, известны как .

Согласно Стандартной модели, вещество и антивещество должны были быть созданы в равных количествах во время Большого взрыва, однако наша Вселенная почти полностью состоит из материи.

Теоретически, электрический дипольный момент (ЭДМ) может позволить веществу и антивеществу распадаться с разной скоростью, обеспечивая объяснение асимметрии в веществе и антивеществе в нашей вселенной.

Грушевидные ядра были предложены в качестве идеальных физических систем, в которых можно было бы искать существование ЭДМ в фундаментальной частице, такой как электрон. Форма груши означает, что ядро ​​генерирует ЭДМ, поскольку протоны и нейтроны распределены неравномерно по всему объему ядра.

С помощью экспериментов, проведенных в лабораториях в UWS, исследователи обнаружили, что ядра в атомах тория-228 имеют наиболее выраженную форму груши из всех, что когда-либо были обнаружены. В результате такие ядра, как торий-228, были определены как идеальные кандидаты для поиска существования ЭДМ.

Эксперименты начались с образца тория-232, период полураспада которого составляет 14 миллиардов лет, что означает, что он распадается очень медленно.

Цепочка распада этого ядра создает возбужденные квантово-механические состояния ядра тория-228. Такие состояния распадаются в течение наносекунд после создания, испуская гамма-лучи.

Ученые использовали высокочувствительные современные сцинтилляционные детекторы для обнаружения этих ультра-редких и быстрых распадов.

Благодаря тщательной настройке детекторов и электроники обработки сигналов исследовательская группа смогла точно измерить время жизни возбужденных квантовых состояний с точностью до двух триллионных долей секунды. Чем короче время жизни квантового состояния, тем более выраженная форма груши ядра тория-228 дает исследователям больше шансов найти ЭДМ.

Доктор UWS Дэвид О’Доннелл, который руководил проектом, сказал: «Наши исследования показывают, что с хорошими идеями можно проводить ведущие мировые эксперименты по ядерной физике в университетских лабораториях.


M. M. R. Chishti et al. Direct measurement of the intrinsic electric dipole moment in pear-shaped thorium-228, Nature Physics (2020). DOI: 10.1038/s41567-020-0899-4

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0 0 голос
Рейтинг

Подписывайтесь на наш новый канал в и наши каналы в соц.сетях
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Share via
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: