尽管弱核力是自然界的四种基本力量之一,但目前尚未完全了解。在物理评论快报的两篇文章中,一个多机构团队,包括来自路易斯安那州立大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室、阿贡国家实验室等机构的理论家和实验家,紧密合作,通过高核β衰变的精确测量。

研究人员合作以更好地了解弱核力

通过在离子阱中加载锂8离子(一种半衰期不到一秒的奇异重同位素),实验团队能够检测到在锂的β衰变中发射的粒子的能量和方向。8由阿贡国家实验室的ATLAS加速器生产,并保存在离子阱中。弱核力的不同潜在机制将产生不同的能量和角度分布,该团队确定了无与伦比的精度。

必须使用路易斯安那州立大学开发的从头算对称适应的无核壳模型进行最先进的计算,以精确解释通常被忽略的效应,这些效应比主要衰变贡献小100倍。然而,由于实验已经达到了显着的精度,现在需要面对难以测量的此类校正的系统不确定性。

在他们的论文“聚类对8Liβ衰减和反冲形状因子的影响”中,LSU领导的合作通过确定它们与8Li之间的强相关性,对8Li的β衰减中的反冲校正施加了前所未有的限制大规模从头计算中的基态四极矩。

这些结果对于提高探索弱相互作用理论和测试超出标准模型的物理学的高精度实验的灵敏度至关重要。GrigorSargsyan博士在攻读博士学位期间领导了理论发展。LSU的学生,目前是劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的博士后研究员。

在“8Liβ衰变弱相互作用中张量电流的改进限制”中,研究人员通过检查捕获的8Li离子与Beta-衰变保罗陷阱。结果被发现与标准模型的预测一致,排除了某些可能的“新”物理来源,并为此类精确测量设定了标准。

“这对于理解张量电流对弱相互作用的贡献具有重要意义,”路易斯安那州立大学助理教授AlexisMercenne说。“迄今为止,数据仅支持弱电拉格朗日中的矢量和轴向矢量耦合,但有人建议在标准模型扩展中可能出现其他洛伦兹不变相互作用,如张量、标量和伪标量。”

路易斯安那州立大学副教授KristinaLauney说:“这些都是了不起的发现——在从头算理论中达到的理论精度水平超出了最轻的原子核是前所未有的,并为基于第一原理的原子核的新型高精度预测开辟了道路。”

“此外,没有人预料到这些理论发展会揭示8Be核中尚未测量的新状态。由于其簇结构和集体相关性,这个核众所周知难以建模,但在ab计算中变得可行initio对称适应的无核壳模型框架。”

现代核物理学的令人兴奋之处在于它的跨学科性质以及广泛的技术和工具的使用。LSU在核物理方面拥有实验和理论研究小组,与高能物理和天体物理/空间科学小组有着密切的联系。实验和理论小组的主要重点是低能核结构和反应领域,包括对远离稳定性的原子核的研究和在天体物理学中的应用。