تأتي النتائج المفاجئة أحيانًا في مجموعات صغيرة. وأحيانًا يجب تسليم هذه الحزم الصغيرة بواسطة أنظمة كبيرة جدًا. الفيزيائيون في مع قدم بعض النتائج المدهشة من جزيء مشع صغير جدًا تم إنشاؤه في مسرع في سيرن . وهم يعتقدون أنه إذا تم دراستها عن كثب ، فإن هذه الأنواع الجديدة من الجزيئات المشعة يمكن أن تسلط بعض الضوء على سبب وجود مادة أكثر من المادة المضادة في الكون.
قد تبدو الجزيئات المشعة مكانًا غريبًا للبدء في البحث عن إجابة لأحد الأسئلة الأساسية التي حيرت فيزياء العصر الحديث. لكن هذه ليست جزيئاتك المشعة اليومية - فهي توجد عادةً فقط في عمليات اندماج النجوم النيوترونية أو المستعرات الأعظمية . في الواقع ، هذه هي المرة الأولى التي يتم إنشاؤها فيها صناعياً.
فيديو يناقش مشكلة عدم تناسق المادة / المادة التي يمكن أن تساعد الجزيئات المشعة الجديدة في حلها.
الائتمان - قناة SciShow يوتيوب
ما يجعلها مثيرة للاهتمام هو عدد النيوترونات الخاصة بهم. نيوترونات عادة لا يكون لها تأثير كبير على الجزيء ، حيث يكون حجم الجزيء جزءًا منه واحدًا على مليون. لكن الفيزيائيين كانوا قادرين على قياس تأثير النيوترون على طاقة جزيئه. هذا في حد ذاته يمثل اختراقًا ، لكنه لم يكن بأي حال طريقًا سهلاً للوصول إلى هناك.
أولاً ، كان على الباحثين بقيادة الأستاذ المساعد رونالد فرناندو جارسيا رويز من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إنشاء الجزيء الجديد. كانوا مهتمين بشكل خاص بالراديوم أحادي فلوريد (RaF) ، وهو جزيء مشع غير مستقر لا يوجد إلا لبضع ثوان بعد إنشائه. بعد إنشاء بعضها بنجاح لأول مرة في العام الماضي ، وجهوا انتباههم إلى نظائر مختلفة لهذا الجزيء غير المستقر.
رسم فني لجزيء أحادي فلوريد الراديوم.
الائتمان - Garcia Ruiz et al.
تحتوي النظائر المعنية على أعداد مختلفة من النيوترونات. لإنشاء هذه النظائر المختلفة ، طور الباحثون قرصًا مكونًا من كربيد اليورانيوم وحقن غاز فلوريد الكربون. بعد إطلاقه بحزمة بروتون منخفضة الطاقة في CERN ، أصدر الباحثون حديقة حيوانات حقيقية من الجزيئات الجديدة ، بما في ذلك 5 نظائر مختلفة من RaF.
لالتقاط هذه النظائر قصيرة العمر ، استخدم الباحثون سلسلة من الفخاخ الأيونية والليزر والمجالات الكهرومغناطيسية لعزلها. ثم قاموا بقياس كتلة كل جزيء من الجزيئات الخمسة لتقدير عدد النيوترونات التي يحتويها. ثم قاس انفجار ليزر آخر كم دولة لكل جزيء.
فيديو يصف مصادمات الجسيمات في عمل CERN.
الائتمان - قناة العلوم يوتيوب
من المثير للدهشة أن اختلاف نيوترون واحد يمكن أن يكون له تأثير ملموس على حالة الطاقة الكمومية الكلية للجزيء الذي يجلس فيه. هذه النتيجة مهمة كدليل على المفهوم ، لأنها قد تؤدي إلى نتائج أكثر دراماتيكية للتعامل مع مشكلة التناظر.
فكيف يفعل تناظر تنسجم مع هذا التمرين الكامل لإنشاء هذه الجزيئات المشعة الجديدة؟ الراديوم في حد ذاته ، يعتبر نوعا ما خارجا على مقياس التناظر ، مع نواة ذرية تشبه الكمثرى أكثر من الكرة الأكثر تماثلًا الموجودة في معظم الذرات الأخرى. يبدو أن استخدام هذه النواة غير المنتظمة كأساس لجزيء RaF يجعل الجزيء نفسه أكثر عرضة للتغيرات في حالات الطاقة التي قد تكون غير محسوسة ، مثل حاضر (أو غياب) النيوترون.
مناقشة كيفية قياس المتغيرات الكمومية في العالم الكلاسيكي.
الائتمان - قناة PBS Spacetime على YouTube
لذلك يمكن استخدام RaF كآلية للكشف عن القوى المتناهية الصغر التي من شأنها أن تشير إلى فيزياء كسر التناظر. إن إثبات قابليتها للتأثر بتأثير النيوترون ليس سوى الخطوة الأولى نحو التحليل الأكثر دقة المطلوب لاستكشاف التناظر. ولكن ، إذا كانت التأثيرات غير المحسوسة تقريبًا والتي من شأنها أن تدل على قوى كسر التماثل موجودة ، فمن المحتمل أن يكون جزيء RaF ، أو غيره من مثله ، أفضل فرصة لدينا لاكتشافها.
يا له من كشف سيكون - أسئلة من عدم توازن المادة / المادة إلى الطاقة المظلمة مثل هذا الاكتشاف . ولكن لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أي نتائج مفاجئة محتملة - بما في ذلك زيادة حساسية القياس لفرق الطاقة بعدة أوامر من حيث الحجم. ربما يمكن لمسرع الجسيمات الأكبر أن يفعل الحيلة؟
يتعلم أكثر -
مع - أدلة جديدة لسبب قلة المادة المضادة في الكون
مع - يقيس الفيزيائيون لأول مرة جزيءًا مشعًا قصير العمر
سيرن - التحولات النظيرية لجزيئات الراديوم أحادي الفلوريد
الصورة الرئيسية -
صورة الأسهم التي تمثل التركيب الذري.
الائتمان - MIT News
