В обычной жизни мы наблюдаем не нарушение, а выполнение T -симметрии. Условно говоря, если обратить время, то падающий вниз камешек превращается в камешек, подбрасываемый вверх, причем двигаться он будет по одной и той же траектории, просто в разных направлениях. И такая ситуация сохраняется до того момента, пока мы в своих исследованиях не доходим до микромира, до систем, которые нужно описывать с помощью квантовой механики. Но даже в квантовом мире достоверно обнаружить нарушение T -симметрии нелегко.
Можно уверенно говорить, что нарушение T -симметрии в микромире относится к тонким эффектам, поэтому эффективный сбор точных данных о ее особенностях станет возможным только если для экспериментов удастся подобрать подходящие физические процессы или свойства физических систем. Среди последних наиболее приемлемым кандидатом сейчас считается необычный электрический дипольный момент радиоактивного изотопа радия-225.
Дипольный момент появляется у любого атомного ядра, когда его помещают во внешнее магнитное или электрическое поле, что вызывает внутри неравномерное распределения электрического заряда. Когда внешних полей нет, то и момента нет. Радий здесь интересен тем, что его ядро имеет специфическую грушеподобную форму. Благодаря этому, при формальном одновременном изменении знаков электрических зарядов и координат на противоположные, дипольный момент будет меняться, что означает нарушение CP -симметрии, а значит, если проводить эксперимент с изменяющимися во времени вешними полями, то можно будет увидеть нарушение T -симметрии и измерить ее свойства.
Пока такие эксперименты невозможны. Малость дипольного момента подразумевает значительно более точную работу с изотопами радия, чем это сейчас возможно. Но физики на месте не стоят, примером чего может служить недавняя работа американо-китайской группы, научившейся не только сильно охлаждать изотопы (это нужно, чтобы устранить их тепловое движение), но и обнаруживать слабоизлучающие, «темные» изотопы.
Для этого ученые сначала синтезировали, а затем захватили и охладили радиоактивные молекулы RaOCH3+ и RaOH+, после чего начали изменять параметры ловушки. В процессе физики обнаружили, что захваченные и обычно неподвижные ионы начинали быстро колебаться с большой, но фиксированной амплитудой. И такое активное движение создает сигнал, достаточный для его регистрации аппаратурой.
Пока что группа исследовала радий-226, который имеет 138 нейтронов и не имеет ядерного спина. Следующим шагом будет, понятное дело, значительно более интересный изотоп радия-225, что подразумевает еще и дополнительные исследования по его захвату и охлаждению. Тем не менее, уже существующие достижения впечатляют – ученым удалось не только уверенно работать с одной отдельной молекулой, но и создать на ее основе детектор с высокой чувствительностью.
Жаль, конечно, что до прямых исследований фундаментальных симметрий еще далеко, но радует неуклонное и вполне успешное движение в этом направлении.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.