|
Новый метод поиска отклонений от Стандартной модели
|
|
|
|
В поисках новых частиц и сил в природе физики ищут поведение внутри атомов и молекул, которое запрещено проверенной Стандартной моделью физики элементарных частиц. Любые отклонения от этой модели могут указывать на то, что физики ласково называют «новой физикой». Доцент кафедры физики Калифорнийского технологического института Ник Хатцлер и его группа ищут конкретные виды отклонений, которые помогут разгадать загадку того, почему в нашей Вселенной так много материи. Когда около 14 миллиардов лет назад родилась наша Вселенная, считалось, что материя и ее партнер антиматерия существовали в равной мере. Обычно материя и антиматерия уравновешивают друг друга, но между различными типами частиц существовала некоторая асимметрия, приводящая к победе материи над антиматерией. Группа Хатцлера использует настольные эксперименты для поиска нарушений симметрии — девиантного поведения частиц, которое привело к нашей однобокой Вселенной, в которой доминирует материя. Теперь, как сообщается в Physical Review Letters, команда под руководством Чи Чжана, научного сотрудника по физике Дэвида и Эллен Ли в Калифорнийском технологическом институте, нашла способ улучшить свои исследования, используя запутанность, явление в квантовой физике, при котором два удаленные частицы могут оставаться связанными, даже не находясь в прямом контакте.
|
|
|
Исследование называется «Квантовая метрология нарушения молекулярной симметрии с использованием подпространств без декогеренции». При этом исследователи разработали новый метод перепутывания массивов молекул, которые служат зондами для измерения нарушений симметрии. Запутывая молекулы, массивы становятся менее чувствительными к фоновому шуму, который может помешать эксперименту, и более чувствительными к нужному сигналу. «Это все равно, что связать вместе кучу резиновых уточек», — говорит Хатцлер. «Если бы вы хотели измерить движение уточек по ванне, они были бы менее чувствительны к фоновому шуму плещущейся воды, если бы вы соединили их вместе. И они были бы более чувствительны к чему-то, что вы, возможно, захотите измерить, например, к потоку воды. ток, поскольку все они отреагируют на него коллективно». «Мы хотим быть чувствительными к структуре молекул», — говорит Чжан. «Неконтролируемые электрические и магнитные поля экспериментальной установки мешают нашим измерениям, но теперь у нас есть новый протокол для запутывания молекул таким образом, чтобы сделать их менее чувствительными к шуму». В частности, этот новый метод можно использовать для поиска крошечных отклонений в электронах, которые могут возникать в ответ на электрические поля внутри молекул.
|
|
|
|
«Небольшое вращение указывает на то, что электроны или ядерные спины взаимодействуют с электрическими полями, а это запрещено Стандартной моделью», — говорит Хатцлер. «Другие подходы, использующие запутанность, обычно повышают чувствительность к шуму», — добавляет он. «Чи нашел способ уменьшить шум, но при этом дать нам выигрыш в чувствительности от запутывания». Другое недавнее экспериментальное исследование, опубликованное в журнале Science под руководством Хатцлера и Джона М. Дойла из Гарвардского университета, показало, что многоатомные молекулы, используемые в такого рода исследованиях, обладают другими уникальными способностями экранировать себя от электромагнитного шума, хотя и без повышения чувствительности из-за запутывания. . В этом исследовании ученые показали, что могут настроить чувствительность молекулы к внешним полям и фактически заставить ее исчезнуть, тем самым сделав молекулы в значительной степени невосприимчивыми к шуму. «Благодаря преимуществам запутанности исследователи могут проводить эти эксперименты для исследования все более экзотических секторов новой физики», — говорит Хатцлер.
|
|
|
|
Источник
|
