วิทยาศาสตร์

นักฟิสิกส์กักโพซิตรอนตัวเดียวไว้ในกับดักได้หลายเดือน

6 ยอดเข้าชม

สิบเอ็ดชั่วโมงเพื่อบรรจุ หลายเดือนเพื่อสังเกต

นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นกักโพซิตรอนตัวเดียว ซึ่งเป็นคู่ปฏิสสารของอิเล็กตรอน ไว้ในกับดักได้หลายเดือนและควบคุมสถานะควอนตัมของมันทีละการกระโดด ทีมเรียกอุปกรณ์นี้ว่า "ไซโคลตรอนควอนตัมแบบโพซิตรอนเดียว" ผลงานของพวกเขาตีพิมพ์ใน Physical Review Letters เมื่อวันที่ 21 ตุลาคม

การนำอนุภาคเข้าที่เป็นงานที่เช้า การบรรจุใช้เวลาระหว่างแปดถึงสิบเอ็ดชั่วโมง เพราะกับดักต้องจับโพซิตรอนจากแหล่งกำเนิดและทำให้เย็นลงโดยไม่ให้มันสัมผัสสสารธรรมดา ซึ่งมันจะทำลายล้างกันในพริบตาด้วยรังสีแกมมา เมื่อถูกจับได้แล้ว มันจะอยู่ที่อุณหภูมิราว 0.3 เคลวินในสุญญากาศเกือบสมบูรณ์ ลอยอยู่ด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กรวมกัน

เหตุใดปฏิสสารจึงกักไว้ได้ยาก

ในกับดักเพนนิงแบบไครโอเจนิก การเคลื่อนที่ของโพซิตรอนถูกควอนไทซ์ ทีมแยกแยะสถานะไซโคลตรอนและสปินต่ำสุดของมันได้ และใช้ไมโครเวฟเพื่อเพิ่มระดับพลังงานและพลิกสปิน เฝ้าดูการเลื่อนความถี่เล็ก ๆ โทมัส ไมเยอร์ส นักศึกษาปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของเจอรัลด์ กาเบรียลส์ เป็นผู้เขียนคนแรก กลุ่มของกาเบรียลส์ใช้วิธีเดียวกันกับอิเล็กตรอนตัวเดียวเพื่อวัดโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนได้แม่นยำราวหนึ่งใน 10 ล้านล้าน ซึ่งเป็นการวัดอนุภาคที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยทำมา

การวัดที่ยังต้องรอ

การเปรียบเทียบนั้นคือประเด็น แบบจำลองมาตรฐานทำนายว่าอนุภาคและคู่ปฏิสสารของมันควรมีโมเมนต์แม่เหล็กขนาดเท่ากันและทิศตรงกันข้าม ความแตกต่างใด ๆ ที่วัดได้จะทำลายสมมาตรที่เรียกว่า CPT และอาจช่วยอธิบายว่าทำไมเอกภพจึงมีปฏิสสารน้อยนัก กับดักใหม่ทำให้การทดสอบเป็นไปได้แต่ยังไม่ได้ทำ นักฟิสิกส์อิสระอธิบายว่าแพลตฟอร์มนี้เป็นเครื่องมือตรวจวัดที่ทรงพลังมากกว่าผลลัพธ์ที่เสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนต่อไปคือการทำการวัดอิเล็กตรอนซ้ำกับโพซิตรอนและวางตัวเลขทั้งสองไว้เคียงกัน ด้วยความแม่นยำที่จะยืนยันภาพมาตรฐานหรือเปิดรอยร้าวในนั้น

แหล่งที่มา: Northwestern University