格罗宁根大学
分子陷阱内部的纵向视图:一系列高压环产生电场
学分:格罗宁根大学史蒂文·霍克斯特拉 粒子物理的标准模型在描述宇宙如何运行方面非常成功
然而，有些事情它无法解释
因此，物理学家一直在粒子加速器中寻找新的物理学，比如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机
在格罗宁根大学，使用了一种不同的方法:与高能粉碎物质相反，物理学家想研究静止的分子
这些物理学家利用电子陷阱阻止氟化锶分子，创造了一项新记录
他们的结果发表在10月21日的《物理评论快报》上
根据粒子物理学的标准模型，当宇宙开始于通常所说的“大爆炸”时，应该有等量的物质和反物质
这些会互相抵消
然而，我们生活在一个由物质构成的宇宙中
“这表明宇宙的基本定律并不像标准模型预测的那样对称，”荷兰格罗宁根大学范·斯温德伦粒子物理和重力研究所原子和分子物理学副教授史蒂文·霍克斯特拉说
“我们想在‘桌面’实验中研究这种不对称性
" 不对称 其他物理学家正试图用粒子加速器做同样的事情，比如瑞士的欧洲核子研究中心
“他们一起粉碎粒子，并研究碎片中新物理的迹象
我们正在使用一种低能量的方法，使分子处于静止状态，并对它们进行详细研究
“霍克斯特拉和他的研究小组的目标是测量电子的电偶极矩
我们可能认为电子只是一个负电荷，但根据理论，当电子与其他粒子相互作用时，它的电荷存在微小的不对称性
“这稍微打破了对称性
我们想对此进行调查；看看对称性破缺是否比标准模型预测的要大
在这种情况下，我们有超越标准模型的物理证明
" 这个想法是研究一个重分子，它也是一个自由基，当它完全静止时，含有一个不成对的电子
这将使科学家能够利用这个电子与其原子核之间的相互作用作为放大镜来确定电子的电偶极矩
理论上，这是可以做到的
实际上，这需要大量的工作和决心
霍克斯特拉已经花了十年的时间来设计和建造这个实验的装置
4
5米长的实验装置
左边是生成氟化锶分子的小室
学分:格罗宁根大学史蒂文·霍克斯特拉 敏感的 在他的实验室里，一个4
5米长的建筑坐在一张很长的桌子上
一端是氟化锶分子
“我们需要的自由基是不稳定的，所以产生它们是实验的一部分
“分子以每秒190米的速度从第一个室中喷出
然后它们进入一根管子，在管子里，携带高电压的环产生一个移动的电场
“这些环被调整成产生一个球对称的场，随着分子一起运动，在它们前进的过程中捕获它们
“分子在这个陷阱里旋转，就像碗里的弹珠，当陷阱静止时，分子最终会停止旋转
“这发生在四米之后
在我们最新的论文中，我们表明分子确实静止不动
" 然而，阻止分子是一回事
能够测量电子的电偶极矩是另外一回事
“我们用电场制造的陷阱改变了分子的能级
我们正在研究对此进行补偿的方法
“因此，第一步将是以每秒30米的速度喷射分子，并将它们用于灵敏的测量
“在这个速度下，分子仍然继续呈直线运动，而不是下落
这使我们能够在超过10毫秒的时间内测量电子的特性
“如果这些测量不够灵敏，不足以检测电偶极矩，它们将对电偶极矩的大小设置新的限制
活力 霍克斯特拉和他的团队也正在为这些测量开发一个装置
它由一个大圆柱体组成，可以保护分子免受地球磁场的干扰
“我们目前正在用它进行首次测量，快速光束以每秒600米的速度移动
我们将利用这一点，让分子以每秒30米的速度通过，”霍克斯特拉解释道
他预计大约两年后会出现这种情况
在过去的10年里，人们也越来越清楚，使用比氟化锶稍重的氟化钡会给出更准确的结果
“所以，我们必须使减速适应氟化钡分子，但这是相对较小的一步
“整个项目需要很大的耐心和毅力
这就是这些超灵敏测量的工作原理
“我们必须一个接一个地解决问题
“然而，在这个过程中有很多回报
大约20名科学家和技术人员组成的团队现在已经利用这些技术成功阻止了氟化锶分子，氟化锶分子的重量是之前世界纪录的三倍
“既然我们可以阻止它们，我们需要证明我们可以在测量中利用这一点
"
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