Fysikere kommer i nærheten av å oppdage den femte kraften mens de lager perfekte krystaller

Studien ble gjennomført innenfor rammen av internasjonalt samarbeid ved National Institute of Standards and

teknologier (NIST).Dmitry Pushin, medlem av Institute for Quantum Computing ved University of Waterloo og foreleser ved Institutt for fysikk og astronomi, var den eneste kanadiske forskeren som var involvert i studien. Pushins mål var å lage kvantesensorer av høy kvalitet fra ideelle krystaller.

Ved å lede subatomære partikler - nøytroner - tilsilisiumkrystaller og overvåking av resultatet med høy følsomhet, var forskerne i stand til å oppnå tre fremragende resultater: den første målingen av en nøkkelegenskap til nøytronet på 20 år ved hjelp av en unik metode; høypresisjonsmålinger av effekten av termiske vibrasjoner i en silisiumkrystall; og grenser for kraften til en mulig femte kraft utover standard fysiske teorier. Det siste arbeidet, utført i samarbeid med forskere fra Japan, USA og Canada, har gjort det mulig å firedoble nøyaktigheten av måleprosesser i strukturen av en silisiumkrystall.

Pushin, hvis forskning spesialiserer seg pånøytronfysikk og interferometri, spilte en viktig rolle i innsamlingen av data om nøytroner og kjemisk etsing av prøver. Dette hjalp forskerteamet med å utforske kreftene utover standardmodellen.

Standardmodellen er pten allment akseptert teori om samspillet mellom partikler og krefter på mikroskala. Men dette er en ufullstendig forklaring på hvordan naturen fungerer, og forskerne mistenker at det er mer i universet enn teorien beskriver.  Standardmodellen beskriver tre grunnleggende krefter i naturen: den elektromagnetiske kraften, den sterke kraften og den svake kjernekraften. Hver kraft virker gjennom virkningen av "bærerpartikler". For eksempel er et foton en bærer av elektromagnetisk kraft. Men Standardmodellen inkluderer ikke tyngdekraften i beskrivelsen av naturen. I tillegg antyder noen eksperimenter og teorier mulig tilstedeværelse av en femte kraft.

Forskere planlegger allerede større skalamålinger av Pendellosung-effekten ved bruk av silisium og germanium. Forskere forventer en femdobling av feilen i målingene deres, noe som kan gi den mest nøyaktige målingen av radiusen til en nøytronladning til dags dato og oppdage den femte kraften. De planlegger også å gjennomføre en kryogen versjon av eksperimentet, som skal vise hvordan krystallens atomer oppfører seg i kvantegrunntilstand.  Det forklarer hvorfor kvanteobjekter aldri er helt ubevegelige selv ved temperaturer nær absolutt null.

Å lese Lengre:

Ny iOS 15: utgivelsesdato, iPhone-design og funksjoner. Vi forteller alt som er kjent

Et ultratynnt materiale ble laget av hvitt grafen. Det vil erstatte servere

Se en tung angrepsdrone som bærer massevis av våpen