Ядро тантала показало электрическую асимметрию ⚡ экспресс
Экспериментально получено первое ненулевое значение ядерного электрического дипольного момента (ЭДМ) с помощью нового метода, основанного на скорости изменения сверхпроводящего тока (концепция предложена в 2016). Для ¹⁸¹Ta измерено |d_e^Ta| = (3.39 ± 0.31_stat)·10⁻³² e·см; с учётом систематики — (3.39 ± 3.18)·10⁻³² e·см, что соответствует неравенству >0 при 99.985% доверительном уровне. Основные аппаратурные неопределённости вносят собственная индуктивность сверхпроводящего контура (±4%), взаимная индуктивность катушки СКВИДа с образцом (±15%) и точность тока соленоида (±5%). Для контрольного элемента ²⁰⁷Pb получен верхний предел |d_e^Pb| ≲ 1.2·10⁻³¹ e·см (95% ДУ). Результат служит прямым указанием на ненулевой ядерный ЭДМ и открывает путь к поиску новых источников СР-нарушения вне Стандартной модели.
Обычное атомное ядро идеально сбалансировано, как вращающийся волчок. У тантала баланс нарушен: положительный и отрицательный заряды чуть смещены друг относительно друга. Этот перекос, или электрический дипольный момент, согласно Стандартной модели должен быть практически нулевым, но его обнаружили — а значит, в игру вступают неизвестные частицы. Чтобы услышать «дрожание» такого волчка, учёные построили сверхчувствительный стетоскоп. Сверхпроводящий контур, охлаждённый почти до абсолютного нуля, реагировал на электрическое поле ядра как идеальная мембрана. Малейшая асимметрия меняла в нём сверхток, и этот сигнал накапливали больше тысячи часов. Точность метода такова, что он улавливает шевеление заряда, сравнимое с движением пылинки на Луне. Этот микроскопический дисбаланс имеет вселенское значение. Нарушение симметрии времени, зафиксированное в тантале, могло в первые мгновения после Большого взрыва дать материи крохотное преимущество над антиматерией. Без такого перекоса весь мир аннигилировал бы в ничто. Более того, волчки-ядра указывают путь к тёмной материи — невидимой субстанции, удерживающей галактики от распада.
🎯 Если увеличить ядро тантала до размеров футбольного мяча, зафиксированная асимметрия окажется тоньше сотой доли человеческого волоса.
🎬 Когда-нибудь столь тонкие квантовые весы смогут улавливать сигналы от невидимых частиц тёмной материи, скрывающихся прямо у нас под носом.