镜像核中的新β衰变测量锁定了弱核力

新的贝塔衰变测量结果在镜像核中确定了弱核力

标准模型是科学家对描述亚原子粒子相互作用的力的最佳理解。标准模型包括四种力：强相互作用力、弱相互作用力、电磁力和引力。所有这四种力都控制着我们宇宙的运行方式。然而，弱相互作用力因为被强相互作用力和电磁力的影响遮蔽而异常难以研究。科学家们通过对镜像核锂-8和硼-8的贝塔衰变进行详细研究，获得了关于弱相互作用力的新见解。镜像核是具有反转质子和中子数量的原子。例如，锂-8有3个质子和5个中子，而硼-8有5个质子和3个中子。

科学家进行了一项更敏感的贝塔衰变特性测量，以寻找标准模型中尚未包括的弱相互作用力理论特征。弱相互作用力驱动着核贝塔衰变过程。在贝塔衰变中，原子核中的质子或中子发射一个贝塔粒子（一个电子或其反粒子，即正电子）和一个中微子。放射性镜像核锂-8和硼-8的贝塔衰变特性与标准模型的预测完全一致。这一努力结合了先进的实验和理论方法，并为未来研究弱相互作用力铺平了道路。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室、阿贡国家实验室和路易斯安那州立大学的核科学家团队精确测量了“镜像”核锂-8和硼-8的贝塔衰变特性，以更好地理解弱相互作用力。镜像核具有相同数量的质子和中子，但两者的数量是相反的。镜像核提供了一个机会，可以以增加的灵敏度研究弱相互作用力。许多寻求的新效应的预期特征将导致两种不同核的相反贡献。这将使科学家能够比较锂-8和硼-8的结果，以分离出每个核衰变的贡献。

通过使用Beta衰变Paul Trap，这是一种在真空中保持离子云的装置，研究人员确定了发射的贝塔粒子和两个α粒子的能量和方向，高精度地重建了完整的衰变特性，包括来自看不见的中微子的贡献。标准模型（SM）预测了贝塔粒子和中微子的发射角度分布，任何观察到的差异都会揭示弱相互作用力的新方面。该团队正在寻找小于1%的差异，这需要对设备和检测系统有深刻的理解，再加上使用“对称自适应无核壳模型理论”开发出的一种全新的第一原理方法，来考虑由原子核复杂环境产生的一系列小效应。这些结果是同类中最高精度的，以增加的信心证实了标准模型的预测。