물리학 자들은 전자와 같은 하전 입자가 자기장에서 나선형으로 방사선을 줄 것이라는 것을 오랫동안 알고 있습니다. 그러나 아무도 지금까지 단일 소용돌이 전자에서 나오는 무선 파를 감지 한 적이 없습니다. 인상적인 새로운 기술 연구자들이 언젠가 입자 물리학 자들이 수십 년 동안 그들에게 그들을 맹세 한 질문에 대답하는 데 도움이 될 수 있습니다.
"이것은 그 자체로 큰 성과이며, 우리는이 기술이 시간이 지남에 따라이 기술이 발전하기를 기대하고 있습니다."
실험을 이해하려면 전자가 수직 자기장을 통해 수평으로 날아 간다고 가정하십시오. 그것은 속도와 필드의 강도에 비례하는 옆으로 힘을 경험할 것입니다. 그 옆으로 일정한 삽은 전자가 원으로 작동하게됩니다 (다이어그램 참조). 그러나 그 회전은 또한 전자가 전자기파를 방출하게 될 것입니다. 물론, 방사선은 전자의 에너지를 수집하여 점차적으로 안쪽으로 나선형을 줄 것입니다.
이 효과는 한 세기 동안 이해되었습니다. 그것은 싱크로 트론으로 알려진 원형 입자 가속기 주위로 경주하는 전자를 보내서 X- 선 빔을 생성하는 데 사용됩니다. 이러한 방사선은 또한 성간 공간의 소용돌이 입자에서 나온다. 이제 시애틀 워싱턴 대학에 기반을 둔 실험 인 Project 8의 27 명의 물리학자는 단일 전자에서 방사선을 감지했습니다. 워싱턴 주 리치 랜드에있는 태평양 노스 웨스트 국립 실험실의 핵 물리학 자이자 팀원 인 브렌트 반 데 벤더 (Brent Vandevender)는“나는 누군가 가이 일을했을 것이라고 생각했다. "나는 문학을보고보고보고 보았고 아무것도 찾을 수 없었다."
Million-of-A-Nanowatt 신호를 감지하기 위해 Project 8 팀은 명확한 에너지, 방사선 수집 수단 및 초음파 증폭기를 가진 전자 공급원이 필요했습니다. 전자를 얻기 위해, 그들은 금속 Rubidium-83으로 코팅 된 비드로 시작하여 방사성 붕괴가 발생하여 크립톤 -83 가스를 생성합니다. 연구원들은 가스를 손가락 크기의 세포에 갇혔습니다. 각각의 교반 된 크립톤 핵은 내부 구조 조정을 거쳤으며, 이는 원자가 특정 에너지로 전자를 시작하게했다.
.전자는 초전도 자석에 의해 제공된 필드에 원을하여 방사 할 것이다. 결정적으로, 궤도는 궤도가 "웨이브 가이드"로, 올바른 주파수 범위에서 전자기파를 운반하도록 설계된 일종의 파이프 라인 (25 gigahertz ~ 27 gigahertz)을 낮은 노이즈 증폭기의 체인으로 전달하도록 설계되었습니다. 이 팀은 몇 밀리 초 동안 단일 전자에서 방사선을 추적 할 수있었습니다. 이번 주 물리적 리뷰 레터 에보고 한 것처럼 전자가 내면으로 나선형으로 증가함에 따라 주파수가 점차 증가하는 것을 볼 수있었습니다. .
입자 물리학 자들은 오랫동안 단일 전자의 에너지를 측정 할 수 있었으며, 전자 에너지에 비례하여 빛을 발산하는 결정으로 충돌하는 것을 보았습니다. 그러나 이러한 기술은 일반적으로 전자를 흡수한다고 Vandevender는 지적했다. 새로운 방법은 전자의 에너지를 "비파괴 적으로"흡수하지 않고 측정하는 방법을 열어줍니다.
Project 8 팀은이 기술을 사용하여 중성미자로 알려진 아직도 많은 입자의 질량을 측정하기를 희망한다고 Vandevender는 말합니다. 그들은 하나의 양성자와 두 개의 중성자를 포함하는 삼중 수 핵을 연구 할 계획입니다. 그것은 베타 붕괴라고 불리는 과정을 겪고, 중성자는 중성자와 전자를 뱉어내는 동안 양성자로 변합니다. 거의 감지 할 수없는 중성미자와 전자는 붕괴로 방출 된 에너지를 공유하며, 분할은 한 번의 붕괴에서 다음 부패로 무작위로 다양합니다. 전자의 최대 에너지를 측정함으로써 연구원들은 중성미자의 최소 에너지를 추론 할 수 있으며, 따라서 중성미자의 질량
물리학 자들은 중성미자 질량이 최소 50 밀리-전자 볼트 (MEV) 또는 전자 질량의 약 1/10,000,000이어야한다는 것을 알고 있습니다. 중성미자는 생성 방식에 따라 세 가지 다른 유형 또는 풍미로 나오고 다른 맛이 서로 변형 될 수 있기 때문입니다. 이러한 "중성미자 진동"은 다른 향이 다른 질량을 가진 경우에만 가능합니다. 동시에, 우주의 진화에 대한 연구는 중성미자가 230 meV 미만의 질량을 가지고 있음을 시사합니다. 그러나 지금까지는 수십 년의 노력에도 불구하고 중성미자가 무게가 2000 MeV 미만임을 보여줍니다.
그러나 즉각적으로, Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (Katrin)의 물리학 자들은보다 기존의 기법을 사용하여 삼중습 측정을 10 배 더 민감하게 만들 계획입니다. Katrin 팀의 공동 대변인 인 Drexlin은 내년에 데이터를 가져 가야한다고 말합니다. Drexlin은“[프로젝트 8]을 카트린과의 경쟁으로 보지 않지만 미래를 넘어 설 수있는 미래의 가능성이 더 많다”고 말했다. 그럼에도 불구하고 그는 프로젝트 8 팀의 많은 멤버들도 카트 린 팀의 멤버이며, 앞으로 두 기술이 결합 될 수 있다고 말합니다.
.*교정, 4 월 22 일 오전 11시 43 분 : 자기장의 올바른 방향을 보여주기 위해 다이어그램이 변경되었습니다.
