ENGINEERINGNET.BE - “Het kleine effect waar we naar op zoek zijn, is een schending van een van de fundamentele symmetrieën in de natuurkunde: pariteit”, zegt natuurkundige Laura Dreissen van de Vrije Universiteit Amsterdam.
“Een schending van deze symmetrie betekent dat de natuurwetten zich nét iets anders gedragen wanneer je ze in een spiegel bekijkt. Door dit effect nauwkeurig te meten, kunnen we het standaardmodel van de deeltjesfysica testen en misschien aanwijzingen vinden voor nieuwe deeltjes of krachten, zoals mysterieuze donkere deeltjes die mogelijk ook iets met donkere materie te maken hebben.”
De onderzoekers hopen dit effect voor het eerst te meten in het atoom barium, en dat nauwkeuriger dan ooit. Daarmee kunnen ze controleren of de huidige theorie nog steeds standhoudt, of dat er subtiele verschillen opduiken die wijzen op onbekende natuurkunde.
Ook verwachten ze meer te leren over de opbouw van atoomkernen, wat weer belangrijk is om extreme sterren zoals neutronensterren beter te begrijpen.
Dreissen: “We gebruiken geladen bariumionen die we eerst vangen en afkoelen tot bijna het absolute nulpunt, zodat we ze tot in detail kunnen controleren.
Vervolgens passen we een slimme kwantumtruc toe: we maken de ionen kwantum-verstrengeld in een speciale toestand die ongevoelig is voor storende invloeden van buitenaf. Daardoor kunnen we een heel zwak signaal, dat normaal overschreeuwd wordt door ruis, toch betrouwbaar meten.”
Deze aanpak maakt het voor het eerst mogelijk om het effect van pariteitsschending in een enkel gevangen atoom waar te nemen en beter dan ooit te bestuderen.
Met het project gaan Dreissen en haar mede-onderzoekers op zoek naar antwoorden op prangende vragen in de fundamentele fysica met behulp van cutting-edge kwantumtechnologie.
Dreissen: “Met deze speciale kwantumtechnologie kunnen we voor het eerst in twintig jaar op een unieke manier de eerste onafhankelijke test op lage energie van een belangrijk deel van het standaardmodel uitvoeren.
Daarmee kunnen we mogelijk nieuwe natuurkunde ontdekken die internationaal competitief is met grote instituten zoals CERN, en onze kennis van atomen en kernen vergroten.
Ook ontwikkelen we nieuwe kwantumtechnologie die later kan worden gebruikt voor veilige communicatie of gevoelige meetapparatuur.”
Aan dit onderzoek is een ERC Starting Grant toegekend van ongeveer 2 miljoen euro.
