Digital Tهينك Tank (DTT)

ستسهل الطرق البديلة لدراسة الجزيئات الثقيلة البحث عن ظواهر تتجاوز النموذج القياسي

غالبًا ما يتطلب البحث عن الظواهر الفيزيائية التي تتجاوز النموذج القياسي الوصول إلى أدوات قوية مثل مصادم هادرون الكبير، كاشفات تحت الأرض للنيوترينوات والمادة المظلمة والجزيئات الغريبة. مثل هذه الأجهزة مكلفة للغاية في البناء والصيانة ، ويستغرق تصنيعها سنوات عديدة ، وهي نادرة ، مما يؤدي إلى طوابير طويلة بين العلماء. بفضل علماء من هولندا ، يمكن أن يتغير هذا الآن. لقد طورت تقنية لحصر وفحص الجزيئات الثقيلة في ظروف معملية.

مصدر الصورة: Pixabay / نشرت: عالم الفيزياء

جزيئات ثقيلة هي مادة ممتازة لدراسة العزم الكهربائي ثنائي القطب للإلكترون. ومع ذلك ، مع الأساليب المستخدمة سابقًا ، لم يكن من الممكن التقاطها في بيئة معملية صغيرة.

التقنيات القياسية لتحديد الكهربائية العزم ثنائي القطب للإلكترون (eEDM) استخدام التحليل الطيفي عالي الدقة. للقيام بذلك ، يجب أولاً إبطاء الجزيئات والتقاطها بالليزر أو المصيدة الكهربائية. المشكلة هي أن اكتشاف الظواهر وراء النموذج القياسي بعد ذلك ، قد تحتاج إلى التقاط جزيئات ثقيلة جدًا بحيث لا يمكن التقاطها بالليزر. من ناحية أخرى ، تتيح المصائد الكهربائية التقاط الأيونات الثقيلة ، ولكن ليس التقاط الجزيئات الخاملة كهربائيًا.

بدأ باحثون من جامعة جرونينجن ، وجامعة Vrije Universiteit أمستردام ، ومعهد Nikhef عملهم من خلال إنشاء جزيئات فلوريد السترونشيوم (SrF) المصنوعة بواسطة تفاعل كيميائي نشأت في غاز مبرد عند درجة حرارة حوالي 20 كلفن. بفضل درجة الحرارة المنخفضة ، تبلغ سرعة هذه الجزيئات 190 م / ث ، بينما في درجة حرارة الغرفة تبلغ حوالي 500 م / ث. يتم بعد ذلك تغذية الجزيئات في مُثبط ستارك بطول 4,5 متر ، حيث تمر من خلاله بالتناوب المجالات الكهربائية افرمل أولاً ثم توقف. تظل جزيئات SrF محاصرة لمدة 50 مللي ثانية. خلال هذا الوقت يمكن تحليلها باستخدام نظام خاص مستحث بالليزر. تتيح هذه القياسات دراسة خصائص الإلكترونات ، بما في ذلك العزم الكهربائي ثنائي القطب ، بحيث يمكن للمرء أن يبحث عن علامات عدم التناسق.

يتنبأ النموذج القياسي بوجود eEDM ، لكن قيمته صغيرة للغاية. لذلك ، لم يتم ملاحظة هذه الخاصية بعد. يمكن أن تشير المراقبة والتحقيق في eEDM إلى وجود فيزياء ما وراء النموذج القياسي . تشير
جزيئات SrF التي درسها الهولنديون لها كتلة تبلغ حوالي ثلاثة أضعاف كتلة الجزيئات الأخرى التي تمت دراستها بطرق مماثلة حتى الآن. هدفنا التالي هو التقاط جزيئات أثقل ، مثل فلوريد الباريوم (BaF) ، الذي تبلغ كتلته 1,5 مرة كتلة SrF. مثل هذا الجزيء سيكون هدفًا أفضل لقياسات eEDM ، كما يقول ستيفن هوكسترا ، الفيزيائي بجامعة جرونينجن. لأن الجزيء أثقل ، يمكن أن تكون القياسات أكثر دقة.

ومع ذلك ، فإن القدرة على احتجاز الجزيئات الثقيلة ليست مفيدة فقط لدراسة العزم الكهربائي ثنائي القطب للإلكترون. يمكن استخدامه أيضًا لتصادم الجزيئات الثقيلة عند طاقات منخفضة لمحاكاة الظروف في الفضاء. هذا ، بدوره ، يستخدم في التحقيق التفاعلات على مستوى الكم ليكون مفيدا. يقول Hoekstra إنه وزملاؤه سيعملون أيضًا على زيادة حساسية القياسات عن طريق زيادة كثافة التدفق الجزيئي. سنحاول أيضًا التقاط جزيئات أكثر تعقيدًا مثل BaOH أو BaOCH3. أعلن أيضًا أننا سنستخدم تقنيتنا لدراسة التباينات في الجزيئات اللولبية.