Standart model (SM) bilinen tüm temel parçacıkları ve aralarındaki etkileşimlerin çoğunu tanımlarken, karanlık madde, karanlık enerji ve evrendeki madde ve antimadter arasındaki görünen asimetriyi açıklayamaz. Son on yılda, fizikçiler böylece SM’nin ötesinde fiziği incelemek için çeşitli çerçeveler ve yöntemler tanıttılar, bunlardan biri Kral Arsa olarak biliniyor.
Kral grafiği, izotop kaymalarını, farklı izotopların enerji seviyelerindeki varyasyonları (örneğin, farklı sayıda nötron içeren aynı elementin atomları) analiz etmek için kullanılan grafiksel bir tekniktir. Bu grafik araç, SM tarafından açıklanan etkilerin yeni fiziğe bağlı sinyallerden ayrılması için umut verici olduğunu kanıtlamıştır.
Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü ve Eth Zürih, yakın zamanda, yukawa-tipi Boson olarak bilinen varsayımsal bir parçacığın özellikleri üzerinde Kral arsa tabanlı kısıtlamaları sıkılaştıran yeni ölçümler topladılar.
Makaleleri, yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektuplarıayrıca izotop kayması spektroskopisi potansiyelini ve parçacık fiziği teorilerini test etmek ve SM dışında fizik aramak için King Plot tekniğini vurgular.
“2015 yılında, grubum CA’da geniş, dipole izin verilen geçişlerde izotop kayması ölçümleri yaptı+ Daha önce geliştirdiğimiz yeni bir teknik (foton geri tepme spektroskopisi) kullanan 100 kHz belirsizliği ile, “diye söyledi makalenin kıdemli yazarı Piet O. Schmidt, CEİD’a verdiği demeçte.
“Birkaç yıl sonra bu veriler, İsrail’deki Weizmann Enstitüsü’ndeki bir işbirliği tarafından varsayımsal beşinci bir kuvvete sınır koymak için kullanıldı. Özellikle farklı yük durumlarından geçişleri birleştirirken, kalsiyum izotoplarındaki dar geçişler kullanılarak sınırların önemli ölçüde iyileştirilebileceği açıktı.
“José Crespo ve grubu CA’da ilk inç ölçümlerini gerçekleştirdi14+ ve grubumun kuantum mantık spektroskopisini kullanarak geçişleri bulmasına yardımcı olan yeni fiziğe duyarlılığı belirledi ve izotop kaymasını 100 MHz seviyesine indirdi. “
2023’te, Crespo ve araştırma ekibi ile aynı zamanda CA’nın ilk ölçümlerini gerçekleştirdi.14+ Bir elektron ışını iyonu tuzağının içinde, Schmidt ve meslektaşları, Jonathan Home’un ETH’deki grubundaki araştırmacıları içeren Diana Aude Craik liderliğindeki başka bir ekibin çabalarını öğrendiler.
Craik, CA’nın izotop değişimlerini yeniden ölçüyordu+ Saat geçişi (yani, optik atomik saatler geliştirmek için tipik olarak kaldırılan belirli bir optik geçişte, beş izotopta bu izotop kaymasının daha hassas ölçümlerinin gerçekleştirilmesi).
“İzotop çiftlerini birlikte yakalayarak, her iki iyonu etkileyen ana deneysel gürültü kaynaklarını ortadan kaldırarak, iki büyüklük sırası ile ölçüm hassasiyetini iyileştirmek için, doğrudan, diferansiyel bir ölçüm gerçekleştirdik.”
Craik, “Bu, kalsiyum kral planında ilk kez doğrusal olmayan bir şey görüldü.”
“Kral arazileri daha önce yaklaşık 10 Hz ölçüm hassasiyetine kadar kalsiyumda yapılmıştı. ETH’deki grubumuz CA’daki geçişin ölçüm hassasiyetini geliştirdi+ 100 MHz’e ve Piet’in grubu CA’da benzer bir hassasiyet elde etti14+. Bu, Klaus Blaum’un nükleer kütle oranlarının hassasiyetindeki iyileşmesi ile birleştiğinde, nihayet doğrusal olmayanlığı ortaya çıkaran bir Hz King arsa yapmamıza izin verdi. “
2017’de yayınlanan daha önceki bir makalede Fuchs, varsayımsal beşinci bir kuvvet üzerinde sınırlar oluşturmak için izotop kayması spektroskopisi kullandı (yani, henüz bilinmeyen parçacıklar arasında yeni bir temel etkileşim).
Son çalışmalarının bir parçası olarak, Schmidt ve Fuchs, bu beşinci hiperik kuvvette kısıtlamaları daha da sıkılaştırmak amacıyla, Craik ve Fiziğin çeşitli alanlarındaki diğer çeşitli uzmanları içeren yeni bir işbirliği kurdu.
Schmidt, “Craik’ten işbirliğimize katılmasını istedik ve Nükleer Kitlelerin iyileştirilmiş bir ölçümü hakkında Klaus Blaum ile zaten temasa geçtik, çünkü aksi takdirde belirsizlikleriyle sınırlı olacağımızı biliyorduk.” Dedi.
“Hannover’deki Leibniz Üniversitesi’nden Elina Fuchs, verilerin bir dışlama grafiği şeklinde yorumlanmasında öncülük ediyordu ve daha yüksek dereceli standart model etkilerinin atomik ve nükleer yapı hesaplamaları üzerinde çalışan diğer teori meslektaşları tarafından tamamlanan konsorsiyumu koordine ediyordu.”
Yeni işbirliklerinin bir parçası olarak, Schmidt ve meslektaşları CA’nın izotop vardiyaları ölçümlerini birleştirdiler.+ ve CA14+ Saat geçişleri. Bir geçişin izotop kayması, nükleer yükün dağılımındaki farklılıklar ve nükleer kütledeki farklılıklar olmak üzere iki temel faktöre bağlıdır.
Fuchs, “Nükleer büyüklüğündeki değişime bağımlılık iki geçiş ölçerek ortadan kaldırılabilir.”
“Bu, iki geçişin Kral Planı olarak adlandırılan kütle-normalize izotop kayması arasında doğrusal bir bağımlılık ile sonuçlanır. Varsayımsal beşinci bir güç bu doğrusallığı kıracaktır, ancak daha yüksek dereceli standart model katkıları da olacak. 1000’den fazla standart sapmanın doğrusal olmayan bir şekilde gözlemledik.
Diyerek şöyle devam etti: “İkinci dereceden kütle kaymasının son derece doğru hesaplamaları, katkısını çıkarmamıza izin verdi. Teori tahminleri, kalan büyük doğrusal olmayanlığın, şu anda yüksek doğrulukla hesaplanamayan nükleer polarizasyondan kaynaklanabileceğini gösteriyor.”
İşbirliği tarafından gerçekleştirilen yeni ölçümler, bir atom çekirdeğinin elektromanyetik alanlar tarafından bozulmasını gerektiren nükleer polarizasyon olarak bilinen bir etkinin nükleer modellerinin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, araştırmacılar daha önce 6 ila 20 Hz hassasiyetle farklı araştırma grupları tarafından ölçülen Kral planına üçüncü bir geçiş ekleyebildiler. Bu, varsayımsal bir beşinci güç olabilecek Yukawa tipi etkileşimler için parametre alanını daralttı.
Fuchs, “Kral grafiğine üçüncü bir geçiş ekleyerek, diğer standart model katkılarını kaldırabilir ve nötronların elektronlara beşinci kuvvet bağlama nötronlarının varlığına en katı kral arsa tabanlı sınır elde edebiliriz.” Dedi.
“Çalışmamız, yüksek doğruluk izotop kayması ölçümlerine büyük bir katkı olarak nükleer polarizasyonun önemine ışık tuttu.”
Araştırmacılar, çalışmalarının nükleer polarizasyona odaklanan yeni nükleer fizik çalışmalarına ilham vereceğini ve bu da nükleer fizik anlayışını daha da zenginleştirebileceğini umuyor. Bu arada, SM’nin ötesinde olası bir beşinci kuvvet üzerinde daha katı Kral arsa tabanlı kısıtlamalar ayarlayabilen giderek daha hassas spektroskopi ölçümleri yapmayı planlıyorlar.
Craik ve ETH’deki meslektaşları şimdi analize dahil edilen üçüncü geçişi daha yüksek doğrulukta ölçüyor ve 10 MHz hassasiyetini hedefliyorlar. Bu ölçüm, SM’nin ötesindeki etkileşimler için daha fazla hedeflenen aramaların yolunu açabilir.
Craik, “Bu ölçüm, daha fazla geçişle daha yüksek boyutlu bir kral arsa yaparak nükleer polarizasyon katkısının ‘hesaba katılamayacağını’ belirlememize yardımcı olacaktır.” Dedi.
“Bu katkının sadece deneyle ortadan kaldırılabileceğini fark edersek, bu nükleer etkinin hesaplanmasının zorlukları artık izotop-kaydırma spektroskopisinin yeni fiziksel hassasiyetini keşfedilmemiş faz boşluğuna itmemizi engellemeyecektir.”
Sadie Harley tarafından düzenlenen yazarımız Ingrid Fadelli tarafından sizin için yazılmış ve Robert Egan tarafından gerçekleştirilmiş ve gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
