Проверяват асиметрията на времето
Последно: 19 юни 2024 г. в 10:25
Физици от САЩ са решили да проверят асиметрията на времето с помощта на радиоактивния изотоп радий-225. Резултатите от изследванията на учените са публикувани в изданието Physical Review Letters.
T- и P-симетрията (по отношение на замяната на времето и пространствените координати с противоположни, тоест със знак минус) от уравненията на Стандартния модел на физиката на елементарните частици са свързани с фундаменталните свойства на Вселената.
По-конкретно съществува т.нар. СРТ теорема, според която уравненията от Стандартния модел трябва да остават неизменни спрямо замените на времевите и пространствените променливи с противоположни, а частиците – с античастици (P-преобразование).
Неизпълнението на СРТ теоремата може да означава нарушение на принципа на относителност на Алберт Айнщайн, а нейното изпълнение води до непротиворечивост в съществуването на Вселена, състояща се от антиматерия. Нарушението на този принцип в Стандартния модел може да свидетелства за „нова физика“ и необходимост от построяването на теория, в която СРТ теоремата да се изпълнява.
От СРТ теоремата следва, че нарушението на една от симетриите се съпровожда от нарушение на комбинациите на двете други симетрии. Тоест, ако е нарушена Т-симетрията, то трябва да е нарушена и СР-симетрията. В Стандартния модел тези симетрии се нарушават в слабите взаимодействия. За откриването на нарушения в СР симетрията в разпадите на неутрални каони американските физици Джеймс Кронин и Вал Фич през 1980 година са получили Нобелова награда.
Физиците предложили да се търси нарушение на фундаменталните симетрии с помощта на измерване на електрическия диполен момент (ЕДМ) в ядра на радиоактивния изотоп радий-225. ЕДМ описва неравномерността на разпределяне на електрическия заряд в частиците, по-конкретно ядрата. ЕДМ на частицата се проявява, когато тя се намира в магнитно или електрическо поле. В случай че тя се намира извън тях, нейният диполен момент трябва да е равен на нула.
Според Стандартния модел атомите на всякакви елементи могат да имат ненулев, но малък ЕДМ. Учените избрали изотопа радий-225, тъй като неговото ядро има изкривена крушовидна форма, а теоретичните изчисления показват, че то може да е чувствително към нарушаващите симетрията взаимодействия. По-конкретно ядрото на радий-225 може да има голям ЕДМ, което се предсказва от редица теории, описващи нарушенията на симетриите между веществото и антивеществото във Вселената.
За откриване на ненулев електрически диполен момент физиците предложили с помощта на лазер да се примамят в капан и да се охлади (да се забави до ниски скорости) облак от радиеви атоми. След това, с помощта на излъчване с кръгова поляризация, учените изравнили ядрените спинове на частиците, а после започнали да следят честотата на техните прецесии чрез поставяне на системите в магнитно и електрическо поле.
Тъй като честотата на прецесиите зависи от електрическия диполен момент, измерването на първото позволило на учените да получат горна граница на величината на последния, което се оказало равно на 5×10-22 (заряд) електрона на сантиметър (с доверителен интервал 95%).
Това ограничение се явява не толкова строго като получените по-рано данни за живака, но както отбелязват експериментаторите, усъвършенстването на инсталацията и използването на по-интензивни източници на изотопи ще позволи да се повиши точността на измерванията до рекордни стойности.
