Forskere tager det første skridt i retning af at udvide standardmodellen i fysik

Forskere ved Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University (SPbPU) i samarbejde med kolleger fra Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) og en række tyske videnskabelige organisationer, beregnede tidligere uudforskede effekter i atomer. Resultaterne blev offentliggjort i Fysisk gennemgang A , fremhævet som en Editor's Choice-artikel.

I mange år, forskere over hele verden har ledt efter nye partikler ud over den i øjeblikket accepterede standardmodel for fundamentale vekselvirkninger i fysik. Sådan forskning er mest berømt udført ved Large Hadron Collider. En gruppe forskere fra Rusland og Tyskland er engageret i en anden tilgang til dette problem baseret på metoder til atomspektroskopi. Sådanne undersøgelser er mindre ressourcekrævende, men meget lovende på grund af det faktum, at nøjagtigheden af ​​eksperimenter er højere i atomfysik end i højenergifysik. SPbPU -forskere beregnede frekvenser for elektroniske overgange i forskellige isotoper af et element, I dette tilfælde, argon.

Forskere undersøgte flere tilstande af argonioner med fire, fem, og seks elektroner. Det er optimale elektroniske konfigurationer. På den ene side, de kan beregnes pålideligt, og på den anden side, de er tilgængelige for eksperimenter. Forskere analyserede deres resultater ved hjælp af King-plottet, en meget anvendt metode til systematiske undersøgelser af isotopskiftene af to atomare overgange i en kæde af isotoper.

Moderne teori hævder, at King-plottet skal være lineært med en meget høj nøjagtighed. Indtil for nylig, mulige ikke-lineære effekter blev anset for alt for små til at være af nogen praktisk interesse. Men den internationale videnskabelige gruppe beregnede de nye effekter og fandt ud af, at ulineariteterne i King-plottet er stærkere med fire ordener end tidligere forventet (på 10 kHz-niveauet).

Tidligere har på grund af instrumenternes begrænsninger, sådanne effekter kunne ikke opdages, men en ny generation af spektroskopiske eksperimenter øger den opnåelige nøjagtighed med flere størrelsesordener, dermed gøre disse effekter observerbare. Dette er et vigtigt bidrag til videnskaben, bekræfter, at alment accepterede ideer bør justeres.

"Hvis King-plottet viser sig at være let buet, dette kan være en manifestation af nye partikler ud over fysikkens standardmodel. Det er nødvendigt at fortsætte med at studere disse effekter i andre atomer med et større antal elektroner for at reducere indflydelsen af ​​regnefejl, sagde Vladimir Yerokhin, chefforsker ved Center for Avancerede Studier af SPbPU.

I den nærmeste fremtid, de teoretiske forudsigelser opnået af forskere fra St. Petersburg Polytechnic University vil blive verificeret eksperimentelt på Physikalisch Technische Bundesanstalt ved hjælp af faciliteter, som fanger ioner i de magnetiske og elektriske felter og undersøger dem ved hjælp af kvantelogiske metoder.

"Hvis eksperimentet lykkes, vi kan opnå begrænsninger på parametre for den foreslåede nye partikel ud over standardmodellen. Ud over, sådanne eksperimenter vil hjælpe med at bestemme, om de fundamentale konstanter ændrer sig over tid, hvilket er af stor betydning for vores forståelse af universets udvikling, " kommenterede Vladimir Yerokhin.