Source: http://trshare.triumf.ca/~trinat/website/trinat_exp
![]() |
![]() |
![]() |
|
Grad oportunităţi studenţilor pentru dezintegrări în capcane
Grad oportunităţi elevilor pentru paritate-incalcarea fizica atomică de franciul, incepand cu anul 2011! Există un pic pe aceasta de mai jos. JB pot lua elevii UBC
SUA Grad oportunităţi studenţilor în spin-polarizat degradare
Noastră recentă revizuire "testele de Modelul Standard cu atomi radioactivi captiv", publicat sau arXiv
Simplă CERN Courier articol
| O revoluţie a avut loc recent în fizică atomică: folosind lasere, fizicienii pot rece acum atomi neutri la energii foarte mici şi le-capcana.TRIUMF este valorificarea acestor noi tehnologii. Suntem capcană atomi radioactivi într-un vid, de a face de precizie, consum redus de energie experimente care pun la încercare Modelul Standard.
Ne-am cuplat capcana noastre cu laser la ieşirea din abundenţă atomi radioactivi alcaline de la facilitatea de ISAC TRIUMF lui. Slabă interacţiune are loc prin intermediul schimbului între particulele de bosoni foarte grele, W+, W - şi Z. |
Cautam pentru schimbul de bosoni noi acum nu este descris în Modelul Standard. Noi nu ar face bosoni grele în mod direct, cum se face la mare de energie cum ar fi acceleratoare LEP. În schimb, vom face măsurători atente a produselor dezintegrare în moduri care sunt sensibile la spin şi "generozitate" de bosoni posibile de schimb noi. În experimentele de ß-descompunere, degradare este pur prin slabvigoare, astfel încât vom face în mod automat de experimente mai mare decât scala de energie determinate de masa particulei W, 80 GeV (aproximativ 86 mase de protoni).
IMAGINI OARECUM mai frumoasa pot fi găsite la descrierea de a ne magneto capcana optice (MOT), baza de capcana TRIUMF lui atom neutru ("TRINAT"). |
| MOT produce un eşantion de atomi, mai puţin de 1 mm, a avut loc suspendată în spaţiu, prin raze laser şi un câmp magnetic mic. Dacă un atom radioactiv, "A", a avut loc într-o astfel de capcană suferă ß-dezintegrare, produsele sunt un "nucleu fiică", A "; o particulă beta (de exemplu, un electron), şi un neutrino (v - greacă" Nu "):
Toate produsele (inclusiv A "), poate scăpa de capcana primare, fără a contacta oricăror materiale din apropiere. Noi nu poate detecta neutrini eficient, dar "conservarea impulsului" ne oferă o modalitate de a obţine informaţiile de care avem nevoie. Momentele (masa x viteza) a tuturor particulelor în curs de dezvoltare trebuie să "echilibru", astfel încât prin măsurarea momentului de ambele A "şi ß, putem deduce impulsul de neutrino lui, si astfel putem masura corelarea direcţia ß şi neutrino. Imaginaţi-vă pentru detectoare A "şi ß care sunt back-to-back, cu atomii prinse plasat între ele. În cazul în care neutrino şi ß sunt emise înaceeaşi direcţie, apoi să echilibreze impulsul lor comun, A "trebuie să aibă mare impuls în direcţia opusă. Pe de altă parte, în cazul în care neutrino şi ß sunt emise back-to-back, atunci momentele lor va echilibra reciproc într-o anumită măsură, aşa O "va avea impuls foarte scăzut, făcând doar la diferenţa dintre celelalte două particule. |
(Aceasta este o culoare reală (false) imagine CCD de 3.000 de atomi cu 1 a doua jumătate a vieţii în mijlocul de desene animate urât XFIG.)
Cum face acest lucru ne ajuta pentru a deduce contribuţia un boson scalar? Luaţi în considerare degradarea metastabile potasiu-38, în care atât nucleul mamă şi fiică au de spin 0. Asta înseamnă că SS şi neutrino dintre ele trebuie să poarte pe un total de zero, unghiular (filare) impuls. În Modelul Standard, în cazul în care toate particulele de schimb sunt vectori, se dovedeşte că ß şi neutrino-au helicity opuse, şi anume se invarte ß de-a lungul direcţiei de mişcare, dar neutrino invarte opus direcţiei sale de mişcare. Deci, în Modelul Standard, neutrino şi ß nu poate fi emis back-to-back (deoarece se invarte nu s-ar adăuga până la zero);, prin urmare, un " nu ar putea avea un impuls mic. Dacă vom vedea de fapt dă înapoi a lui A ', cu impuls mic, ceea ce înseamnă o nouă, spin-zero, scalare boson fost schimbate. |
Am arătat că un boson scalar se face schimb de mai puţin de 0,5% din timp, iar acest lucru este complementar altor mari de energie experimente. Suntem modernizarea experiment cu un obiectiv de 0,1%.
"Limitele Interacţiunea scalare de la corelaţia beta-neutrini de Atomii Trapped radioactive", A. et al Gorelov, Physical Review Letters 94 (2005) 142501..
Upgrade detalii
Un alt instrument puternic, care ne da capcane atom este abilitatea de a polarizeze nuclee la un grad foarte ridicat. O metodă simplă (particulele au polarizat toate axele lor de spin paralel, şi ei de spin in aceeasi directie.) Este de a opri capcana, apoi permiteţi-atomii de toamna, de spin şi alinierea lor într-o singură direcţie de către un fascicul slab strălucitoare de lumină polarizată circular pe ele. Putem folosi aceste metode pentru a studia încălcarea paritate. Paritatea este produs de transformare care reflectă universul într-o oglindă. În conformitate cu această transformare mana stanga, nu, fiind modificări simetrice, în mâna dreaptă. În mod similar, putem da o "generozitate", la un nucleu de polarizare acesta; în cazul în care produsele finale au o preferinta pentru iese dintr-o dezintegrare într-o direcţie corelat cu spin, atunci paritatea este încălcat. Se credea că paritatea a fost o simetrie bună până în 1957, atunci când doamna Wu de la Columbia a arătat că paritatea este maxime încălcate în SS-descompunere, de exemplu neutrinii iesi pe deplin corelată cu spin nuclear. Noi spunem acum că interacţiunii slabe este "stangaci", că dezintegrarea ß-este mediată prin schimbul de un boson W care Cupluri numai pentru stangaci neutrini. Acest lucru este încorporată în Modelul Standard. |
Deci, de ce suntem încă interesat? Deoarece nu există niciun motiv fundamental care Natura trebuie să fie complet stangaci. Acest lucru a fost pus în mod arbitrar de Modelul Standard doar pentru a se potrivi experiment. Scopul este acum pentru a masura cu precizie (la aproximativ 0,1% va fi complementar la acceleratoare de mare energie) în ce măsură este paritate maxim încălcat, adică există o "dreptaci" neutrino? Modelul standard de Cupluri W numai pentru stangaci neutrini, dar există teorii ("stânga-dreapta teorii simetrică"), care includ o W suplimentar care Cupluri pentru dreptaci neutrini. Suplimentare W interacţionează cu tărie acelaşi lucru la energie foarte mare, dar cu concentraţii diferite la energii accesibile experimentul nostru. Media mondială de ß-decădere experimente în prezent, nu vede nici o dovadă pentru dreptaci neutrinilor lui, şi nici nu în cele mai bune experimentele muon (cum ar fi TWIST, care este de finisare la TRIUMF).
Experimentele muon implica numai leptoni, în timp ce experimentele noastre beta dezintegrare implica cuarci. Dacă putem realiza precizie similare cu TWIST, vom fi capabili de a constrânge modele care prezic interacţiunile semileptonic care sunt diferite de cele leptonic: modele de exemplu, multe supersimetrice face acest lucru. |
Upgrade detalii
In 1957 Sam Treiman observat că emisiile de nuclee de la fiica spin-polarizate dezintegrarea beta nucleare de un anumit tip ("Gamow-Teller") ar fi exact simetrică în Modelul Standard. Am masurat acum această cantitate şi să stabilească constrângeri interesante pe non-standard interacţiuni tensorul model. Am terminat cu aceasta, dacă nu vom obţine mai mult sprijin de la teoreticienii structurii nucleare."Constrângeri Tensor interacţiune de la Spin beta recul dezintegrarea asimetrie de atomi de prins", ARJ Pitcairn et al, Physical Review C 79, 015501 (2009). publicate sau arXiv
| Atomii de rece, închis în capcanele sunt foarte utile pentru experimente de spectroscopie laser pe un număr mic de atomi, ceea ce le face ideale pentru experimente atomice pe radioactive. Un atom prins în capcană poate fi "interogat" de lumina laser, atâta timp cât acesta trăieşte, la o rata de circa 100.000 de fotoni pe secundă. Printre experimentele posibile sunt măsurători de încălcare paritate în atomi.Interacţiunea dintre principalele electroni şi un nucleu este, desigur, electromagnetice interacţiune, care poate fi considerat ca schimbul de fotoni virtuale. Deoarece slabe şi electromagnetice interacţiuni sunt acum combinate într-un set unificat de ecuaţii, este de asemenea adevărat că virtuale bosoni Z sunt schimbate în atomi; | deşi acest lucru se întâmplă la o rata 10e-11 ori mai puţin, se poate distinge, deoarece aceasta încalcă paritate. Acest efect a fost măsurat cu o precizie de 0,5% în cesiu, cele mai grele atomul stabil element de alcaline. Astfel de atomi au o structură simplă electronic - un singur electron în afara unui nucleu închis - ceea ce face experimente atomice fezabile şi multe-corp teorie (necesar să se interpreteze experimentelor) maleabil. Cel mai greu element alcalin este franciul, în cazul în care efectul este de aşteptat să fie de 20 de ori mai mare decît în cesiu. ISAC în decembrie 2010, a produs 1e-8/sec izotopi franciul, iar noi suntem începerea programului acum. |
Mai multe informaţii despre experimente franciul
Franciul experimente au fost aprobate la TRIUMF pentru a măsura efectele paritate încălcarea în tranziţiile optice, precum şi efectul în tranziţiile hiperfine de paritate-încalcă static nuclear momentul anapole
Experţii caută o materie sursă s-ar putea bucura de versiunea extinsă a "simetriile" secţiunea a 5-TRIUMF Anul planul înainte de editorul de mare energie a început de peste: versiune completă (1 MB), sau o versiune mai putin pithier parohiale (0.6MB). Acestea includ caractere non-capcana si alte chestii care nu EDM în cadrul reexaminării de mai sus.
Putem capcana izomeri nucleare, nucleele şi anume într-un stat durată lungă de viaţă excitat. În dezintegrarea raze gama a unui astfel de izomer, produsele fabricate-gamma şi în nucleul său de stat sol-au impuls egală şi opusă (a se vedea urât imagine). Dacă în loc de raze gama, o particulă masivă au fost produse, ar fi un impuls mai puţin. Astfel, impulsul a nucleului final, în cazul în care este tot mai mici decât de obicei (mica umflatura mai jos de vârf în simulare), ar fi semnalul de emisie a unei particule masive exotic.
Cautam de spin-0 şi spin-1 particule masive cu mase între 20 şi 550 keV, în aceste experimente. Astfel de particule exotice ar putea ajuta la explicarea surplusul de radiaţii anihilare la centrul galactic prin INTEGRAL (a se vedea imaginea ASE la dreapta), împreună cu modele de degradare materiei întunecate sugerat de energie înaltă pozitroni vazut de Pamela. (Persoane INTEGRAL au numărat şi mai ID'd surse potenţiale de astrofizica pentru pozitroni plus... dar vom face experimentul nostru oricum.) Dacă vom ajunge la sensibilitatea noastră planificată de o parte per milion, constrângerile ar fi utile.
Putem folosi, de asemenea, degradare captură de electroni pentru a căuta masive neutrini suplimentare steril. Au fost dovezi experimentale pentru aceste la momente diferite, deşi nimic nu a fost confirmat. Ei joacă ravagii cu astrofizica standard. Dacă am putea să le facă să dispară, 99% din teoreticieni intervievaţi au declarat că ar aprecia asta. Dacă am găsit unii, s-ar putea place mai mult.

Galaxia imaginat în 511 gammas keV. (Nu, nu e vorba de o capcana nor mm:))