Metodi alternativi di studio delle molecole pesanti faciliteranno la ricerca di fenomeni oltre il Modello Standard

La ricerca di fenomeni fisici oltre il Modello Standard spesso richiede l'accesso a potenti strumenti come il Large Hadron Collider, rivelatori sotterranei per neutrini, materia oscura e particelle esotiche. Tali dispositivi sono estremamente costosi da costruire e mantenere, impiegano molti anni per essere prodotti e sono scarsi, con il risultato di lunghe code tra gli scienziati. Grazie agli scienziati dei Paesi Bassi, ora questo potrebbe cambiare. Hai sviluppato una tecnica per confinare ed esaminare molecole pesanti in condizioni di laboratorio.

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Molecole pesanti sono un oggetto eccellente per studiare il momento di dipolo elettrico dell'elettrone. Tuttavia, con i metodi precedentemente utilizzati, non è stato possibile catturarli in un piccolo ambiente di laboratorio.

Le tecniche standard per determinare l'elettricità Momento dipolare dell'elettrone (eEDM) utilizzare la spettroscopia ad alta precisione. Per fare ciò, tuttavia, le molecole devono prima essere rallentate e catturate con un laser o una trappola elettrica. Il problema è che scoprire fenomeni al di là del modello di serie andando oltre, potrebbe essere necessario catturare molecole troppo pesanti per la cattura laser. Le trappole elettriche, invece, consentono la cattura di ioni pesanti, ma non la cattura di molecole elettricamente inerti.

I ricercatori dell'Università di Groningen, della Vrije Universiteit Amsterdam e dell'Istituto Nikhef hanno iniziato il loro lavoro creando molecole di fluoruro di stronzio (SrF), prodotte da reazione chimica originato in un gas criogenico ad una temperatura di circa 20 Kelvin. Grazie alla bassa temperatura, queste molecole hanno una velocità iniziale di 190 m/s, mentre a temperatura ambiente si aggira intorno ai 500 m/s. Le molecole vengono quindi alimentate in un rallentatore Stark lungo 4,5 metri, dove passano attraverso campi elettrici alternati essere prima frenato e poi fermato. Le molecole SrF rimangono intrappolate per 50 millisecondi. Durante questo periodo possono essere analizzati con uno speciale sistema laser-indotto. Tali misurazioni consentono di studiare le proprietà degli elettroni, compreso il momento di dipolo elettrico, in modo da poter cercare segni di asimmetria.

Il Modello Standard prevede l'esistenza di un eEDM, ma ha un valore estremamente piccolo. Pertanto, questa proprietà non è stata ancora osservata. L'osservazione e l'indagine dell'eEDM potrebbero indicare l'esistenza di una fisica oltre il modello standard . Indicano
Le molecole SrF studiate dagli olandesi hanno una massa che è circa tre volte quella di altre molecole finora studiate con metodi simili. Il nostro prossimo obiettivo è catturare molecole ancora più pesanti, come B. fluoruro di bario (BaF), che ha 1,5 volte la massa di SrF. Una tale molecola sarebbe un obiettivo ancora migliore per le misurazioni eEDM, afferma Steven Hoekstra, fisico dell'Università di Groningen. Perché più pesante è la molecola, più precise possono essere le misurazioni.

Tuttavia, la capacità di intrappolare molecole pesanti non è utile solo per studiare il momento di dipolo elettrico di un elettrone. Può anche essere usato per far scontrare molecole pesanti a basse energie per simulare le condizioni nello spazio. Questo, a sua volta, viene utilizzato nelle indagini di Interazioni a livello quantistico per essere utile. Hoekstra dice che lui ei suoi colleghi lavoreranno anche per aumentare la sensibilità delle misurazioni aumentando l'intensità del flusso molecolare. Cercheremo anche di catturare molecole più complesse come BaOH o BaOCH3. Useremo la nostra tecnologia anche per studiare le asimmetrie nelle molecole chirali, ha annunciato.