作者:惠特尼·克莱文，加州理工学院 在新的研究中使用的镭一甲醇盐离子，或称RaOCH3+结构的艺术表现
不对称的或梨形的镭核突出在顶部
学分:加州理工学院 恒星、星系和宇宙中的一切，包括我们自己的身体，都是由所谓的规则物质组成的
常规物质包括原子和分子，它们由微小粒子组成，如电子、质子和中子
这些粒子主宰着我们的宇宙，远远超过了它们鲜为人知的同类:反物质粒子
已故诺贝尔奖得主、加州理工学院长期教授卡尔·安德森于1932年首次通过实验发现，反物质粒子的电荷与物质粒子的电荷相反
例如，带负电的电子的反物质粒子是带正电的正电子
物质是如何盖过反物质的？科学家认为，在我们宇宙的早期历史中，发生了一些事情，打破了粒子对物质的平衡，导致反物质大量消失
这是如何发生的仍然是个谜
在《物理评论快报》杂志的一项新研究中，加州理工大学物理学助理教授尼克·赫茨勒和他的研究生费伦·余提出了一种新的基于桌面的工具来寻找反物质之谜的答案
像研究这个问题的其他物理学家一样，研究人员的主要想法是寻找规则物质如何与电磁场相互作用的不对称性
这与粒子中常见的一种对称有关，称为电荷宇称
任何偏离预期的宇称对称性的现象都可能解释物质如何最终挤掉我们宇宙中的反物质
Hutzler和他的同事们从理论上研究出了一种新的方法，利用一种叫做镭一甲醇离子或RaOCH3+的放射性分子来探测这些对称性破坏
他们在加州大学圣巴巴拉分校的合作伙伴，在安德鲁·贾伊奇的带领下，第一次创造了这些分子，并将结果发表在《物理评论快报》的一篇配套文章中
联合研究表明，放射性分子有可能成为比目前普遍使用的非放射性原子更敏感的基本粒子对称性探针
“这种研究的最先进的方法是使用原子，”赫茨勒解释说
“但是分子可以成为更好的探针，因为它们具有固有的不对称性
它们从一开始就是凹凸不平的
镭核是均匀的，因为它的电荷分布非常不均匀，这也有帮助
结果是，与现有技术水平相比，如果存在违反对称性的情况，则放大了100，000到1，000，000倍
" 为了寻找粒子中的对称性破坏，研究人员通常观察粒子在电场中的行为
他们寻找打破已知对称规则的异常行为；举例来说，物理学家已经预测，对称性破缺可能会导致电子在电场中进动，或像陀螺一样摇摆
分子内部有电磁场，由于它们的不对称性质，所以它们是这类工作的理想目标
赫茨勒说，他以前曾考虑过将镭基分子用于此目的，甚至称自己为“镭迷”，但他解释说，他们需要的同位素具有极强的放射性，半衰期为两周(镭块的一半将在两周内衰变为其他原子核)
“这种镭同位素具有很强的放射性，并且非常稀少，这使得对它的研究变得很困难，”赫茨勒解释说
“但是RaOCH3+分子的独特性质克服了许多这些挑战，当与加州大学圣巴巴拉分校展示的实验技术相结合时，将使现代的、量子的、高度敏感的方法能够搜索这些对称性破坏
" 新的桌面方法是对寻找反物质奥秘线索的其他技术的补充，包括在哈兹勒实验室进行的相关实验，以及中子电偶极矩(nEDM)实验，该实验部分由弗朗西斯·L·布拉德·菲利普在加州理工学院进行
莫斯利物理学教授和他的团队
事实上，胡茨勒在加州理工学院读本科时曾与菲利普一起进行这项实验
nEDM实验将在大约五年后最终在橡树岭国家实验室进行，它将特别在中子中寻找CP对称性的破坏
“这种新方法不像nEDM那样干净和直接，但是通过使用整个分子，我们具有能够感知一系列粒子中对称性破坏的优势，”Hutzler说
放射性分子方法可能需要几年时间才能完全发展，但赫茨勒说，他一直喜欢专注于这项工作的理论方面
“我们已经开始涉足更多的理论，部分原因是流感大流行，我们有更多的时间呆在家里，”他说
“否则我们可能不会做这个理论工作
" 这项名为“探测对称顶层分子中变形原子核的基本对称性”的研究是由国家标准与技术研究所、戈登和贝蒂·摩尔基金会和阿尔弗雷德·P
斯隆基金会
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