การศึกษาทางสเปกโตรสโกปีครั้งแรกของเรเดียมโมโนฟลูออไรด์ชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลกัมมันตภาพรังสีสามารถใช้ทำการทดสอบความแม่นยำสูงของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคได้ การศึกษานี้ดำเนินการโดยทีมนักฟิสิกส์นานาชาติที่ทำงานในห้องปฏิบัติการ ISOLDE ที่ CERN และอาจนำไปสู่การวางขีดจำกัดบนใหม่บนโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าของอิเล็กตรอน
ซึ่งช่วยอธิบายได้ว่าทำไมจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสารในจักรวาล
สเปกโตรสโกปีของอะตอมและโมเลกุลช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถตรวจวัดคุณสมบัติพื้นฐานบางอย่างของอิเล็กตรอนและนิวเคลียสได้อย่างแม่นยำ ผลที่ได้คือ สเปกโตรสโคปีเสนอวิธีการกำหนดว่าอนุภาคเช่นอิเล็กตรอนสอดคล้องกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคหรือไม่ เรเดียมโมโนฟลูออไรด์เป็นโมเลกุลที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับนักฟิสิกส์เพราะในโมเลกุลไอโซโทปบางรุ่น เรเดียมนิวเคลียสมีความไม่สมมาตรอย่างยิ่ง โดยมีการกระจายมวลรูปลูกแพร์ สิ่งนี้และเรเดียมที่มีมวลสูง หมายความว่ามันเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้ – รวมถึงว่าอิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าที่ประเมินค่าได้หรือไม่
สมมาตรการย้อนเวลาเป็นที่ทราบกันดีว่าอิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก ซึ่งเป็นผลมาจาก “สปิน” ของอนุภาคหรือโมเมนตัมเชิงมุมภายใน อย่างไรก็ตาม ความสมมาตรการย้อนเวลา ซึ่งเป็นหลักการของรุ่นมาตรฐานที่ง่ายที่สุด ห้ามไม่ให้อิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าด้วย
ในขณะที่รุ่นมาตรฐานที่ซับซ้อนกว่านั้นยอม
ให้อิเล็กตรอนมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าที่เล็กมาก การวัดค่าที่สูงกว่าอย่างมากอาจชี้ไปที่ฟิสิกส์ใหม่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน สิ่งนี้น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับนักจักรวาลวิทยาเพราะมันจะเผยให้เห็นความสมมาตรพื้นฐานที่แตกสลายในเอกภพยุคแรกซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าทำไมจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสารในจักรวาล
โมเลกุลเรเดียมโมโนฟลูออไรด์อายุสั้นถูกสร้างขึ้นที่ ISOLDE ซึ่งผลิตลำอนุภาคกัมมันตภาพรังสีแปลก ๆ ที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนและติดกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อการศึกษาต่อไป ทีมงานใช้เครื่องมือ Collinear Resonance Ionization Spectroscopy (CRIS) ใน ISOLDE ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถศึกษาอนุภาคในปริมาณที่ต่ำมากได้อย่างแม่นยำด้วยความแม่นยำสูง
โมเลกุลอายุสั้นผลลัพธ์ที่ได้ให้ข้อมูลทางสเปกโทรสโกปีแรกของเรเดียมโมโนฟลูออไรด์ ซึ่งรวมถึงไอโซโทโพลอก – โมเลกุลที่แตกต่างกันในองค์ประกอบไอโซโทปของพวกมันเท่านั้น – ประกอบด้วยไอโซโทปเรเดียมที่มีครึ่งชีวิตสั้นเพียงไม่กี่วัน
โรนัลด์ การ์เซีย รุยซ์นักฟิสิกส์นิวเคลียร์เขียนในธรรมชาติและเพื่อนร่วมงานอธิบายว่าพวกเขาพิจารณาอย่างไรว่าโมเลกุลมีระดับพลังงานที่ควรปล่อยให้เลเซอร์เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ นี่เป็นเงื่อนไขที่จำเป็นเพื่อให้สามารถวัดค่าที่มีความแม่นยำสูงมากซึ่งจำเป็นต่อการค้นหาความเบี่ยงเบนจากแบบจำลองมาตรฐาน Garcia Ruiz ซึ่งทำงานที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และ CERN กำลังตั้งค่าความร่วมมือใหม่ระหว่าง MIT และ ISOLDE เพื่อจุดประกายการค้นหา
การวัดโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าของอิเล็กตรอน
Gerda Neyensนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่ KU Leuven ในเบลเยียมและหัวหน้าฝ่ายวิจัยของ ISOLDE กล่าวว่า “เราต้องการลดช่องว่างให้แคบลงอีกระหว่างการวัดที่มีความละเอียดอ่อนที่สุดของเรา กับค่าที่คาดการณ์ในทางทฤษฎีของโมเมนต์ไดโพล “ค่าในแบบจำลองมาตรฐานนั้นน้อยมาก และอยู่นอกช่วงการทดลองในปัจจุบัน แต่โดยการปิดเราสามารถจำกัดทฤษฎีบางอย่างที่ทำนายค่าที่ใหญ่กว่าได้อยู่แล้ว”
สิ่งนี้สามารถสร้าง “ลำดับผลึก” ในโครงสร้างโฟตอน ซึ่งอาจเปิดการทดลองที่เป็นไปไม่ได้ในเรื่องดั้งเดิม “ถ้าคุณมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอม มันก็จะมีมวลเท่ากันเสมอไม่ว่าจะเดินทางไปมาอย่างไร” Cantu อธิบาย “แต่ที่นี่คุณสามารถมีมวลของเครื่องหมายและขนาดในทิศทางเดียว และอีกสัญลักษณ์และขนาดในอีกทิศทางหนึ่ง เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนพารามิเตอร์จำนวนมากซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะได้รับจากเนื้อหาของคุณ”
“มันเจ๋งจริงๆ” โมฮัมเหม็ด ฮาเฟซีแห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ คอลเลจพาร์คกล่าว เขาสงสัยว่างานนี้จะปลดล็อกประตูหลายบานในโฟตอนฟิสิกส์หลายตัวที่ปิดไปก่อนหน้านี้โดยข้อเท็จจริงที่ว่าสิ่งดึงดูดใจระหว่างขั้วทั้งหมดนั้นน่าดึงดูด ตัวอย่างเช่น เขารู้สึกตื่นเต้นด้วยศักยภาพในการผลิตสถานะควอนตัมที่แปลกใหม่ที่เรียกว่าฉนวน Mott ที่มีโฟตอน: “คุณต้องมีปฏิสัมพันธ์ที่น่ารังเกียจเพื่อให้โฟตอนมีการจราจรติดขัด” เขาอธิบาย “ตอนนี้พวกมันบรรลุพันธะที่น่ารังเกียจ และหากพวกเขาสามารถจัดการให้มีโหมดจำนวนจำกัดและเติมได้ พวกเขาควรจะได้รับฉนวน Mott”
เศษอาหารเล็กๆ ที่หลงเหลืออยู่ในหม้อดินเผาแบบโบราณ ปัจจุบันสามารถนำมาใช้กับวัตถุทางโบราณคดีได้แล้ว ต้องขอบคุณการผสมผสานระหว่าง NMR spectroscopy และ accelerator mass spectrometry (AMS) เทคนิคใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริสตอล สหราชอาณาจักร เอาชนะความท้าทายก่อนหน้านี้ที่เกี่ยวข้องกับการออกเดทเครื่องปั้นดินเผาจากยุคก่อนประวัติศาสตร์
สิ่งมีชีวิตทั้งหมดดูดซับกัมมันตภาพรังสี14 C จากบรรยากาศ เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีจะทำให้ปริมาณไอโซโทปที่มีอยู่ในร่างกายลดลงในอัตราที่ทราบ การวัดระดับที่เหลือของ14 C ในวัตถุที่ทำจากวัสดุที่มีชีวิตก่อนหน้านี้ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุอายุของวัตถุได้
การหาคู่ด้วยเรดิโอคาร์บอนของ AMS เป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการประมาณอายุของวัตถุทางโบราณคดีที่มีอายุไม่เกิน 50,000 ปี ส่วนใหญ่จะใช้กับตัวอย่างซากพืชไหม้เกรียมและคอลลาเจนของกระดูก และการนำมันมาใช้ได้เปลี่ยนไม่เพียงแต่โบราณคดีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสาขาการวิจัยอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศ อย่างไรก็ตาม วัตถุที่ทำจากวัสดุที่ไม่มีชีวิตเป็นหลัก เช่น หม้อดิน นั้นยากกว่ามากหากใช้ AMS ซึ่งเป็นข้อเสียที่ชัดเจน เนื่องจากชิ้นส่วนของเครื่องปั้นดินเผาหรือเศษซาก เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่พบได้บ่อยที่สุดจากแหล่งโบราณคดี
Credit : galleryworld.net garybaughman.net genericcanadatadalafil.net globalfreeenergy.info grantstreetgallery.net
