النيوترونات تبحث عن كسر تناظر الزمن سريع
في أعماق المسرّع، تتسارع النيوترونات وتتجه نحو الهدف كسرب من القمم الصغيرة الدوّارة. لكل قمة محور دوران — السبين. إذا كانت جميع القمم تدور في اتجاه واحد، تُسمى الحزمة مستقطبة. هذه الحزمة بالتحديد هي المطلوبة لاصطياد كسر التناظر الخفي: لماذا لم يتبقَّ في عالمنا سوى القليل من المادة المضادة، بينما كان من المفترض أن تتولد بكميات متساوية مع المادة عند الانفجار العظيم.
للحصول على نيوترونات مستقطبة، يستخدم الفيزيائيون غاز الهيليوم-3. ذرات هذا الغاز، مثل الإسفنج، تمتص النيوترونات ذات اتجاه سبين واحد وتسمح بمرور النيوترونات ذات الاتجاه الآخر. هكذا تولد حزمة تكون فيها السبينات مصطفة كإبر البوصلات في مجال مغناطيسي. تم توجيه هذه الحزمة نحو نواة اللانثانوم-139. عندما يدخل النيوترون في رنين مع النواة، يعتمد احتمال الامتصاص على الاتجاه النسبي للسبينين. بقياس الفرق في عدد النيوترونات عند إعدادين متعاكسين، حصل العلماء على عدم تماثل يبلغ حوالي 7.8%.
هذه النتيجة تطابقت مع القياسات السابقة، مما يعني أن مصدر النيوترونات المستقطبة الجديد يعمل بشكل صحيح. الآن يمكن إجراء تجارب أكثر دقة عليه: البحث عن كسر تناظر انعكاس الزمن. إذا تم العثور على هذا الكسر، فسيفسر لماذا انتصرت المادة على المادة المضادة، وبالتالي لماذا نحن موجودون.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.17742
The dynamic enhancement of symmetry-breaking effects in neutron-nucleus resonances provides a sensitive testing ground for Time-Reversal Invariance Violation (TRIV). Exploiting this mechanism, the Neutron Optics Parity and Time Reversal Experiment (NOPTREX) seeks to elucidate the origin of the universe's baryon asymmetry. Critical to this effort is the precise measurement of Parity Violation (PV) asymmetries, which is essential to calibrate the nuclear parameters required for future TRIV experiments. To facilitate these studies, we developed an eV polarized neutron at the Back-n white neutron beamline of the China Spallation Neutron Source (CSNS). Neutron polarization is generated by an in-situ Spin-Exchange Optical Pumping (SEOP) $$^3$$He filter. Spin manipulation is performed by an adiabatic spin flipper, while spin polarization is preserved over the flight path by a vacuum transport system equipped with a solenoidal guide field. Experiments successfully measured an asymmetry of approximately $$7.8 \pm 2.4$$ (stat.) $$\pm 0.3$$ (sys.) % at the 0.747 eV p-wave resonance of $$^{139}$$La. These results are in agreement with previous results on this resonance and validate the system's capability for PV measurements.
الهيليوم-3 المستخدم لاستقطاب النيوترونات نادر على الأرض: يُستخرج من الغاز الطبيعي، كما يتشكل من اضمحلال التريتيوم. في المستقبل، يُخطط لاستخراجه من القمر، حيث تراكم بفعل الرياح الشمسية.
في رواية غريغ إيغان «الصاروخ المُدوّر» (The Clockwork Rocket)، يسافر الأبطال عبر كون تنفصل فيه المادة عن المادة المضادة، ويبحثون عن طريقة لاستعادة التناظر — وهي نفس المعضلة التي يفكر فيها الفيزيائيون عند إجراء تجاربهم على النيوترونات.