Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Naukowcy twierdzą, że wiązki neutronów mogą pomóc w ujawnieniu kłopotliwej „piątej siły” natury

Zdaniem naukowców, wystrzeliwanie wiązek neutronów w próbki krzemu może doprowadzić nas do nieznanej “piątej siły” natury.

przy użyciu techniki zwanej pendellösung . interferometriaW rzeczywistości zespół fizyków kierowany przez Benjamina Hickoka z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii wykorzystał wiązki neutronów do zbadania struktury krystalicznej krzemu w najwyższej osiąganej do tej pory rozdzielczości, uzyskując najbardziej szczegółowe wyniki z technik rentgenowskich.

Ujawniło to wcześniej nierozpoznane właściwości krzemu, kluczowego materiału dla tej technologii; Bardziej szczegółowe informacje o właściwościach neutronu; I nałożył istotne ograniczenia na piątą siłę, jeśli w ogóle.

„Chociaż krzem jest wszechobecny, wciąż dowiadujemy się więcej o jego podstawowych właściwościach” Fizyk Albert Young mówi: z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej.

“Neutron, ponieważ nie ma ładunku, doskonale nadaje się do użycia jako sonda, ponieważ nie oddziałuje silnie z elektronami w materiale. Promienie rentgenowskie mają pewne wady podczas pomiaru sił atomowych wewnątrz materiału ze względu na ich interakcję z elektronami.”

Neutrony w jądrach atomowych są uwalniane podczas rozszczepienia jądra. Można je skoncentrować na wiązkach, które penetrują materiał na głębokości znacznie wyższe niż można to osiągnąć za pomocą promieni rentgenowskich i są rozpraszane przez jądra atomowe, a nie elektrony atomowe, co oznacza, że ​​można ich używać do sondowania materiałów w sposób komplementarny do pomiarów rentgenowskich .

„Jednym z powodów, dla których nasze pomiary są tak czułe, jest to, że neutrony wnikają w kryształ znacznie głębiej niż promienie rentgenowskie – centymetry lub więcej – i w ten sposób mierzą znacznie większą grupę jąder”. Fizyk Michael Huber mówi: z NIST.

„Znaleźliśmy dowody na to, że jądra i elektrony mogą nie drgać tak sztywno, jak się zwykle zakłada. To zmienia nasze rozumienie interakcji między atomami krzemu w sieci krystalicznej”.

Aby to zrobić, wiązka cząstek jest skierowana w stronę substancji. Gdy wiązka wniknie w materiał, neutrony odbijają się i rozpraszają od strukturalnej sieci zawartych w nim atomów.

READ  Astronomowie biorą na cel masywne procesy karmienia supermasywnych czarnych dziur

W idealnym krysztale krzemu arkusze atomów w sieci są ułożone w płaszczyznach, które powtarzają się w odstępach i kierunkach. Delikatne odbijanie wiązki od tych poziomów może spowodować, że neutrony rozejdą się na swoich ścieżkach przez sieć, wytwarzając słabe wzorce interferencyjne zwane oscylacjami pendellösunga, które ujawniają właściwości strukturalne kryształu.

„Wyobraź sobie dwie identyczne gitary” Huber powiedział.

„Uderz w ten sam sposób, a gdy struny wibrują, poprowadź jedną drogą z progami zwalniającymi — to znaczy wzdłuż płaszczyzn atomów w sieci — a drugą pchaj drogą o tej samej długości bez progów zwalniających — podobnie do nawigacji między płaszczyznami kratowymi.

„Porównanie dźwięków obu gitar mówi nam coś o progach zwalniających: jak duże są, jak gładkie i czy mają ciekawe kształty?”

Ta technika zaowocowała nowym pomiarem promienia ładunku w neutronach. Chociaż neutrony są obojętne, trzy znajdujące się w nich kwarki nie są. Kwark górny ma ładunek +2/3, a dwa kwarki dolne mają ładunek -1/3, co oznacza, że ​​generalnie znoszą się nawzajem.

Ale ładunek wewnątrz neutronu nie jest równomiernie rozłożony. Dodatni ładunek jest skoncentrowany w środku, a ładunek dodatni jest skoncentrowany wokół krawędzi; Odległość między nimi nazywa się promieniem ładunku.

Interferometria Pendellösunga nie podlega czynnikom, które doprowadziły do ​​rozbieżności między poprzednimi pomiarami przy użyciu różnych technik, co oznacza, jak powiedział zespół, że jej wynik może być kluczem do zawężenia rozmiaru tej wiązki.

Technika ta jest również w stanie zapewnić dalsze ograniczenia mocy teoretycznej krótkiego zasięgu, które nie zostały jeszcze odkryte. W naturze, według Forma standardowa W fizyce istnieją trzy siły: silna, słaba i elektromagnetyczna. Uważa się, że czwartą siłą jest grawitacja, nieuwzględniona w Modelu Standardowym.

Jednak parafrazując Hamleta, prawie na pewno jest więcej rzeczy na niebie i ziemi niż opisaliśmy, a niektórzy fizycy sugerują, że istnieje nieznana piąta siła, która mogłaby wyjaśnić anomalne obserwacje. Jeśli jest obecny, może mieć nośnik siły, w taki sam sposób, w jaki fotony są nośnikiem siły elektromagnetyzmu.

READ  Dlaczego niedźwiedzie wodne NASA i kałamarnica eksplodują w kosmosie?

Miara długości, na której może działać nośnik siły, jest odwrotnie proporcjonalna do jego masy. Foton, który jest bezmasowy, ma nieskończony zasięg. Interferometria Pendellösung może zapewnić ograniczenie zasięgu piątego nośnika siły, co z kolei może nałożyć ograniczenia na jego siłę.

Wyniki zespołu określiły zasięg przewoźnika Piątego Oddziału na piętnaście razy większy, co oznacza, że ​​przyszłe przeszukania Piątego Oddziału będą miały mniejszy zasięg przeszukiwania.

„Wspaniałą rzeczą w tej pracy jest nie tylko dokładność – możemy skupić się na konkretnych obserwacjach w krysztale – ale także możemy to zrobić za pomocą eksperymentu stacjonarnego, a nie dużego zderzacza” Młody powiedział.

„Dokonywanie tych małych, precyzyjnych pomiarów może posunąć naprzód niektóre z najtrudniejszych pytań fizyki fundamentalnej”.

Wyszukiwanie zostało opublikowane w Nauki ścisłe.