Shkencëtarët propozojnë një metodë të re për të kërkuar devijime nga Modeli Standard i fizikës

Në kërkimin e grimcave dhe forcave të reja në natyrë, fizikantët janë në kërkim të sjelljeve brenda atomeve dhe molekulave që janë të ndaluara nga Modeli Standard i provuar dhe i vërtetë i fizikës së grimcave. Çdo devijim nga ky model mund të tregojë atë që fizikantët i referohen me dashuri si “fizikë e re”.

Asistent profesori i fizikës në Caltech, Nick Hutzler dhe grupi i tij janë në ndjekje të llojeve specifike të devijimeve që do të ndihmonin në zgjidhjen e misterit se pse ka kaq shumë lëndë në universin tonë. Kur universi ynë lindi rreth 14 miliardë vjet më parë, materia dhe partneri i saj, antimateria, besohet se kanë ekzistuar në masë të barabartë.

Në mënyrë tipike, materia dhe antimateria anulojnë njëra-tjetrën, por ekzistonte një lloj asimetrie midis llojeve të ndryshme të grimcave për të bërë që materia të fitonte kundër antimateries. Grupi i Hutzler përdor eksperimente në tavolinë për të kërkuar shkelje të simetrisë – sjelljet e grimcave devijuese që çuan në universin tonë të dominuar nga materia.

Tani, duke raportuar në Physical Review Letters , ekipi, i udhëhequr nga Chi Zhang, David dhe Ellen Lee, bashkëpunëtor i kërkimit shkencor pasdoktoral në fizikë në Caltech, ka gjetur një mënyrë për të përmirësuar studimet e tyre duke përdorur ndërthurjen, një fenomen në fizikën kuantike ku dy grimcat e largëta mund të mbeten të lidhura edhe pa qenë në kontakt të drejtpërdrejtë. Studimi titullohet “Metrologjia e përmirësuar kuantike për shkeljen e simetrisë molekulare duke përdorur nënhapësira pa dekoherencë” .

Në këtë rast, studiuesit zhvilluan një metodë të re për ngatërrimin e vargjeve të molekulave , të cilat shërbejnë si sonda për matjen e shkeljeve të simetrisë. Duke ngatërruar molekulat, vargjet bëhen më pak të ndjeshme ndaj zhurmës së sfondit që mund të ndërhyjë në eksperiment dhe më të ndjeshme ndaj sinjalit të dëshiruar.

“Është si të ankorosh një tufë rosash gome së bashku,” thotë Hutzler. “Nëse do të dëshironit të matni lëvizjen e rosave nëpër një vaskë, ato do të ishin më pak të ndjeshme ndaj zhurmës së sfondit të spërkatjes së ujit nëse i lidhni fare. Dhe ata do të ishin më të ndjeshëm ndaj diçkaje që mund të dëshironi të matni si rrjedha e një rrymë pasi të gjithë do t’i përgjigjeshin kolektivisht.”

“Ne duam të jemi të ndjeshëm ndaj strukturës së molekulave,” thotë Zhang. “Fushat elektrike dhe magnetike të pakontrolluara nga konfigurimi eksperimental pengojnë matjet tona, por tani ne kemi një protokoll të ri për ngatërrimin e molekulave në një mënyrë të tillë që t’i bëjë ato më pak të ndjeshme ndaj zhurmës.”

Më konkretisht, kjo metodë e re mund të përdoret për të kërkuar anime të vogla në elektrone që mund të ndodhin në përgjigje të fushave elektrike brenda molekulave. “Rrotullimet e lehta do të tregonin se elektronet ose rrotullimet bërthamore po ndërveprojnë me fushat elektrike, dhe kjo është e ndaluar sipas Modelit Standard,” thotë Hutzler.

“Përqasje të tjera që përdorin ngatërrim zakonisht do të rrisin ndjeshmërinë ndaj zhurmës,” shton ai. “Chi ka gjetur një mënyrë për të reduktuar zhurmën duke na dhënë akoma një rritje të ndjeshmërisë nga ngatërrimi.”

Një studim i ndryshëm eksperimental i kohëve të fundit i botuar në Science , i udhëhequr nga Hutzler dhe John M. Doyle nga Universiteti i Harvardit, tregoi se molekulat poliatomike të përdorura në këto lloj studimesh kanë aftësi të tjera unike për t’u mbrojtur nga zhurma elektromagnetike, megjithëse pa rritjen e ndjeshmërisë nga ngatërrimi. .

Në atë studim, studiuesit treguan se ata mund të rregullojnë ndjeshmërinë e molekulës ndaj fushave të jashtme dhe në fakt të bëjnë që ndjeshmëria të zhduket, duke i bërë kështu molekulat kryesisht imunizuara ndaj zhurmës.

“Me avantazhet e ngatërresës, studiuesit mund t’i shtyjnë këto eksperimente për të hetuar sektorë gjithnjë e më ekzotikë të fizikës së re ,” thotë Hutzler.