Нейтроны ищут нарушение симметрии времени экспресс
В глубине ускорителя нейтроны разгоняются и летят к мишени, как стайка крошечных волчков. У каждого волчка есть ось вращения — спин. Если все волчки закручены в одну сторону, пучок называют поляризованным. Именно такой пучок нужен, чтобы поймать неуловимое нарушение симметрии: почему в нашем мире почти не осталось антиматерии, хотя при Большом взрыве её должно было родиться поровну с материей.
Чтобы получить поляризованные нейтроны, физики используют газ гелий-3. Атомы этого газа, как губка, впитывают нейтроны с одним направлением спина и пропускают с другим. Так рождается пучок, в котором спины выстроены, словно стрелки компасов в магнитном поле. Этот пучок направили на ядро лантана-139. Когда нейтрон попадает в резонанс с ядром, вероятность поглощения зависит от взаимной ориентации спинов. Измерив разницу в счёте нейтронов при двух противоположных настройках, учёные получили асимметрию около 7.8%.
Этот результат совпал с прежними измерениями, а значит, новый источник поляризованных нейтронов работает правильно. Теперь на нём можно ставить более тонкие опыты: искать нарушение симметрии относительно обращения времени. Если такое нарушение найдётся, оно объяснит, почему материя победила антиматерию, и мы существуем.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Гелий-3, используемый для поляризации нейтронов, на Земле редок: его добывают из природного газа, а также он образуется при распаде трития. В будущем его планируют добывать на Луне, где он накоплен солнечным ветром.
В романе Грега Игана «Заводная ракета» герои путешествуют по вселенной, где материя и антиматерия разделены, и ищут способ восстановить симметрию — примерно о той же загадке думают физики, ставя эксперименты с нейтронами.