想象一下风暴云中的灰尘粒子，与它所居住的分子相比，您可以了解中子的微不足道。
想象一下，与它所居住的分子相比，您可以了解中子的无关紧要。
但是，正如尘埃落定的可能影响云的轨道一样，中子也会影响其分子的能量，尽管其大小不足1000万。现在，麻省理工学院和其他地方的物理学家已经成功地测量了中子的细微效果。
该团队开发了一种新技术，可以生产和研究具有可以精确控制的中子数量的短寿命放射性分子。他们手工挑选了同一分子的几个同位素，每个同位素的中子比下一个更中子。当他们测量每个分子的能量时，由于单个中子的效果，他们能够检测到核大小的较小，几乎无法察觉的变化。
他们能够看到如此小的核效应，这一事实表明，科学家现在有机会搜索这种放射性分子是否是否通过暗物质引起的微妙效果，例如，或者是由于与某些相关的对称性侵犯的新来源的影响宇宙当前的奥秘。
“如果物理定律正如我们认为的那样对称，那么大爆炸就应该以相同数量创建物质和反物质。我们看到的大部分都是重要的事实，而每个比隆的反物质只有大约一部分，这意味着违反了物理学最基本的对称性，我们无法用我们所知道的一切来解释这一事实”麻省理工学院物理助理教授罗纳德·费尔南多·加西亚·鲁伊斯（Ronald Fernando Garcia Ruiz）说。
他说：“现在，我们有机会使用这些沉重的放射性分子来测量这些对称性违规，这些分子对核现象具有极大的敏感性，在自然界中其他分子中无法看到。” “这可以为宇宙如何创造的主要奥秘之一提供答案。”
特殊的不对称
自然中的大多数原子都有一个对称的球形核，中子和质子均匀分布。但是，在某些放射性元件（如镭）中，原子核是怪异的梨形，内部中子和质子的分布不均匀。物理学家假设这种形状失真可以增强对宇宙中问题的对称性的侵犯。
麻省理工学院物理学系的研究生Silviu-Marian Udrescu说：“放射性核可以使我们能够轻松地看到这些对称性侵略效果。” “缺点是，它们非常不稳定，并且生活时间很短，因此我们需要快速生产和检测它们的敏感方法。”
该团队并没有尝试自己固定放射性核，而是将它们放置在一个分子中，该分子增强了对违规对称性的敏感性。放射性分子至少由一个放射性原子组成，与一个或多个其他原子结合。每个原子都被电子云所包围，这些电子云共同在分子中产生极高的电场，物理学家认为可以扩大微妙的核效应，例如违反对称性的效果。
但是，除了某些天体物理过程（例如合并中子星和恒星爆炸）之外，自然界中不存在感兴趣的放射性分子，因此必须人为地创建。加西亚·鲁伊斯（Garcia Ruiz）和他的同事们一直在提炼技术在实验室中创建放射性分子并精确研究其特性。去年，他们报道了一种产生赖氏镭分子（RAF）的方法，RAF是一种放射性分子，其中包含一个不稳定的镭原子和一个氟化物原子。在他们的新研究中，该团队使用类似的技术来产生RAF同位素或版本，或者具有不同中子数量的放射性分子。正如他们在以前的实验中所做的那样，研究人员在瑞士日内瓦的CERN上使用了同位素质量分离器或Isolde设施，以生产少量的RAF同位素。
该设施容纳了一个低能质子梁，该团队将其针对目标 – 半美元的铀碳化物盘，它们还向其注入了碳氟化物气体。随后的化学反应产生了一个分子动物园，包括RAF，小组使用精确的激光系统，电磁场和离子陷阱进行了分离。
研究人员测量了每个分子的质量，以估计分子辐射核中中子的数量。然后，他们根据中子数通过同位素对分子进行排序。
最后，他们整理了五种不同的皇家空军同位素的束，每个皇家空军的中子都比下一个具有更多的中子。通过单独的激光系统，团队测量了每个分子的量子水平。
“想象一下一个分子在春季的两个球上像两个球一样振动，具有一定的能量，”乌德雷斯库解释说，他是麻省理工学院核科学实验室的研究生。 “如果您更改其中一个球中的中子数量，那么能量的量可能会改变。但是一个中子的中子是分子小的1000万倍，而我们目前的精度我们没想到改变会产生能量差，但确实如此。乌德雷斯库（Udrescu）比较了测量值的敏感性，以便能够看到放置在太阳表面上的珠穆朗玛峰的敏感性，无论多么细微地改变太阳的半径。相比之下，看到违反对称性的某些效果就像看到单个人头发的宽度如何改变太阳的半径。
结果表明，诸如RAF之类的放射性分子对核效应非常敏感，它们的敏感性可能可能揭示出更微妙的，从未见过的效应，例如微小的对称性竞争性核能，可以帮助解释宇宙的物质 – 抗抗抗原剂的物质 – 不对称。
乌德雷斯库说：“这些非常沉重的放射性分子是特殊的，对我们在自然界其他分子中看不见的核现象具有敏感性。” “这表明，当我们开始搜索对称性侵略效果时，我们很有可能在这些分子中看到它们。”
这项研究得到了美国能源部核物理办公室的一部分；Misti全球种子基金；欧洲研究委员会；比利时Fwo Vlaanderen和Brix IAP研究计划；德国研究基金会；英国科学技术设施委员会和欧内斯特·卢瑟福奖学金授予。经过麻省理工学院新闻的许可，已重新印刷。阅读原始文章。
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