不寻常的原子有助于寻找宇宙的基石

一种不寻常的铯原子形式正在帮助昆士兰大学领导的研究小组揭示构成宇宙的未知粒子。

来自昆士兰大学数学与物理学院的JacindaGinges博士说，这种不寻常的原子——由一个普通的铯原子和一个称为μ子的基本粒子组成——可能对更好地理解宇宙的基本组成部分至关重要。

“我们的宇宙对我们来说仍然是一个谜，”金吉斯博士说。

“天体物理学和宇宙学观察表明，我们所知道的物质——在物理学中通常被称为‘标准模型’粒子——只占宇宙物质和能量含量的5%。”

“大多数物质都是‘暗’的，我们目前不知道标准模型中没有粒子或相互作用可以解释它。”

“寻找暗物质粒子处于粒子物理学研究的前沿，我们对铯的研究可能对解开这个谜团至关重要。”

这项工作也可能有一天会提高技术。

“原子物理学在我们每天使用的技术中发挥着重要作用，例如全球定位系统(GPS)导航，原子理论将继续在基于原子的新量子技术的发展中发挥重要作用，”Ginges博士说.

通过理论研究，金格斯博士和她的团队提高了对铯原子核磁性结构、铯原子对铯原子的影响以及奇异奇妙的介子效应的认识。

“μ子基本上是一个重电子——质量大200倍——它绕原子核运行的距离比电子近200倍，”Ginges博士说。

“正因为如此，它可以了解原子核结构的细节。”

“这听起来很复杂，但简而言之，这项工作将有助于改进用于寻找新粒子的原子理论计算。”

研究人员表示，通过使用精密原子测量，新方法可以提供更高的灵敏度和寻找新粒子的替代技术。

“你可能听说过欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，这是世界上最大、最强大的粒子加速器，它以高能将亚原子物质粉碎在一起，以发现以前看不见的粒子，”金吉斯博士说。

“但我们的研究可以提供更高的灵敏度，并使用另一种技术来寻找新粒子——通过精确的原子测量。”

“它不需要巨型对撞机，而是使用精密仪器在低能量下寻找原子变化。”

“这不是爆炸性的高能碰撞，而是相当于创造了一个超灵敏的‘显微镜’来见证原子的真实本质。”

“这可能是一种更敏感的技术，可以揭示粒子对撞机根本看不到的粒子。”

在最近的新闻报道中，铯作为放射性胶囊中的一种元素出现了一段时间，该元素在西澳大利亚内陆地区失踪，随后又被发现。

这项研究由Ginges博士领导，与研究生GeorgeSanamyan和BenjaminRoberts博士一起进行，并已发表在PhysicalReviewLetters上。