Ο σπασμένος καθρέφτης:Μπορεί τελικά να μετρηθεί η παραβίαση της ισοτιμίας στα μόρια;
Η παραβίαση της ισοτιμίας είναι μια θεμελιώδης ιδιοκτησία του σύμπαντος που έχει παρατηρηθεί σε διάφορα πειράματα, αλλά ποτέ σε μόρια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια είναι πολύ μικρότερα από τα άτομα και οι επιδράσεις της παραβίασης της ισοτιμίας είναι πολύ πιο αδύναμες στο μοριακό επίπεδο. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις στις πειραματικές τεχνικές κατέστησαν δυνατή τη μέτρηση της παραβίασης της ισοτιμίας σε μόρια με πρωτοφανή ευαισθησία. Αυτό έχει οδηγήσει σε ένα ανανεωμένο ενδιαφέρον στον τομέα αυτό και τώρα υπάρχει ένα αυξανόμενο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων που υποδηλώνουν ότι η παραβίαση της ισοτιμίας μπορεί πράγματι να παρατηρείται σε μόρια.
Παραβίαση ισοτιμίας και η αδύναμη πυρηνική δύναμη
Η παραβίαση της ισοτιμίας αποτελεί παραβίαση της αρχής συμμετρίας γνωστή ως ισοτιμία. Η ισοτιμία είναι ιδιοκτησία ενός συστήματος που παραμένει αμετάβλητη όταν οι χωρικές συντεταγμένες του είναι ανεστραμμένες. Με άλλα λόγια, ένα σύστημα είναι ισοτιμία-αμετάβλητο αν φαίνεται το ίδιο όταν βλέπεται σε έναν καθρέφτη.
Η αδύναμη πυρηνική δύναμη είναι η μόνη από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης που παραβιάζει την ισοτιμία. Αυτό σημαίνει ότι η αδύναμη πυρηνική δύναμη μπορεί να κάνει διάκριση μεταξύ αριστερά και δεξιά και μπορεί να προκαλέσει τα σωματίδια να περιστρέφονται σε προτιμώμενη κατεύθυνση.
Παραβίαση ισοτιμίας σε άτομα και μόρια
Η παραβίαση της ισοτιμίας έχει παρατηρηθεί σε μια ποικιλία πειραμάτων που περιλαμβάνουν άτομα. Το πιο διάσημο από αυτά τα πειράματα είναι το πείραμα Wu, το οποίο εκτελέστηκε το 1957. Σε αυτό το πείραμα, μια δέσμη πολωμένων ατόμων κοβαλτίου-60 πέρασε μέσω ενός μαγνητισμένου φύλλου σιδήρου. Τα άτομα ανιχνεύθηκαν στη συνέχεια από ένα σύνολο μετρητών που τοποθετήθηκαν σε κάθε πλευρά του φύλλου. Τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν ότι τα άτομα ήταν πιο πιθανό να είναι διάσπαρτα προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου από ό, τι στην αντίθετη κατεύθυνση. Αυτή ήταν μια σαφής παραβίαση της ισοτιμίας και παρείχε ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη της αδύναμης πυρηνικής δύναμης.
Η παραβίαση της ισοτιμίας έχει επίσης παρατηρηθεί σε μερικά πειράματα που περιλαμβάνουν μόρια. Ωστόσο, αυτά τα πειράματα ήταν πολύ λιγότερο ακριβή από τα πειράματα που αφορούν άτομα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια είναι πολύ μικρότερα από τα άτομα και οι επιδράσεις της παραβίασης της ισοτιμίας είναι πολύ πιο αδύναμες στο μοριακό επίπεδο.
Πρόσφατες εξελίξεις σε πειραματικές τεχνικές
Οι πρόσφατες εξελίξεις στις πειραματικές τεχνικές κατέστησαν δυνατή τη μέτρηση της παραβίασης της ισοτιμίας σε μόρια με πρωτοφανή ευαισθησία. Μία από αυτές τις τεχνικές ονομάζεται επαγόμενη από χειρόμορφα επιλεκτικότητα περιστροφής (CISS). Το CISS είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί ένα χειρόμορφο μόριο για να προκαλέσει πόλωση περιστροφής σε μια δέσμη ατόμων ή μορίων. Αυτή η πόλωση περιστροφής μπορεί στη συνέχεια να ανιχνευθεί από ένα σύνολο μετρητών που τοποθετούνται σε κάθε πλευρά του χειρόμορφου μορίου.
Μια άλλη τεχνική που έχει χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της παραβίασης της ισοτιμίας σε μόρια ονομάζεται επαγόμενη από λέιζερ φθορισμό (LIF). Το LIF είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να διεγείρει ένα μόριο σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Το μόριο εκπέμπει έπειτα ένα φωτόνιο καθώς επιστρέφει σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας. Η πόλωση αυτού του φωτονίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της πόλωσης περιστροφής του μορίου.
στοιχεία για παραβίαση της ισοτιμίας σε μόρια
Υπάρχει τώρα ένα αυξανόμενο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων που υποδηλώνουν ότι η παραβίαση της ισοτιμίας μπορεί πράγματι να παρατηρηθεί στα μόρια. Αυτά τα στοιχεία προέρχονται από μια ποικιλία πειραμάτων, συμπεριλαμβανομένων των πειραμάτων που χρησιμοποιούν CISS και LIF.
Ένα από τα πιο πειστικά πειράματα πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο το 2012. Σε αυτό το πείραμα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν CISS για να μετρήσουν την παραβίαση της ισοτιμίας σε μια δέσμη μορίων φορμαλδεΰδης. Τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν ότι τα μόρια ήταν πιο πιθανό να είναι διάσπαρτα προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου από ό, τι στην αντίθετη κατεύθυνση. Αυτή ήταν μια σαφής παραβίαση της ισοτιμίας και παρείχε ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη της αδύναμης πυρηνικής δύναμης στα μόρια.
Συμπέρασμα
Οι πρόσφατες εξελίξεις στις πειραματικές τεχνικές κατέστησαν δυνατή τη μέτρηση της παραβίασης της ισοτιμίας σε μόρια με πρωτοφανή ευαισθησία. Αυτό έχει οδηγήσει σε ένα ανανεωμένο ενδιαφέρον στον τομέα αυτό και τώρα υπάρχει ένα αυξανόμενο σύνολο αποδεικτικών στοιχείων που υποδηλώνουν ότι η παραβίαση της ισοτιμίας μπορεί πράγματι να παρατηρείται σε μόρια. Εάν επιβεβαιωθεί αυτό, θα έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση των θεμελιωδών δυνάμεων της φύσης.
