ENGINEERINGNET.BE - Wereldwijd wordt in diverse experimenten gezocht naar elektrische dipoolmomenten (EDM’s), omdat deze licht kunnen werpen op subtiele verschillen tussen materie en antimaterie.
In principe is antimaterie het spiegelbeeld van materie, met een tegengestelde elektrische lading. Maar zelfs binnen het Standaardmodel is de zogenaamde CP-symmetrie tussen materie en antimaterie niet helemaal perfect.
Het doorbreken van de CP-symmetrie is ook een noodzakelijk ingrediënt om een van de grote raadsels in de fundamentele fysica te verklaren: waarom het universum vooral uit materie bestaat en nauwelijks uit antimaterie.
Het Standaardmodel bevat niet genoeg symmetriebreuk om deze onbalans te rechtvaardigen, dus zijn natuurkundigen op zoek naar CP-symmetriebreuk buiten het Standaardmodel. EDM-experimenten zijn zeer nauwkeurige instrumenten in deze zoektocht.
Tot nu toe hebben de experimenten echter voor geen enkel EDM een waarde anders dan nul opgeleverd. Het staat al vast dat elk EDM zeer klein moet zijn, maar het is niet bekend of het precies nul is.
Tot op heden hebben de metingen consequent bovengrenzen vastgesteld voor een dergelijke minuscule fundamentele asymmetrie.
Onder meer de Nikhef-groep aan de Rijksuniversiteit Groningen bouwt een meetopstelling om te zoeken naar het EDM van het elektron.
Het experiment maakt gebruik van metingen aan bariumfluoride-moleculen.
Elektronen in deze moleculen worden blootgesteld aan extreem sterke interne elektrische velden, die subtiele asymmetrieën aan het licht zouden kunnen brengen.
Tot nu toe worden deze experimenten vooral geïnterpreteerd in termen van het EDM van het elektron. De experimenten zijn echter ook gevoelig, zij het in mindere mate, voor mogelijke CP-schending binnen de atoomkernen in de moleculen.
Hoewel specifieke neutronen- en atoomexperimenten die gericht zijn op de nucleaire CP-schending nog steeds gevoeliger zijn, zouden toekomstige moleculaire experimenten, zoals dat in Groningen, een groot deel van deze kloof kunnen dichten.
Nikhef-onderzoeker Jordy de Vries en zijn team bouwen daarom een theoretische brug tussen de moleculaire metingen en mogelijke nucleaire CP-schending.
De belangrijkste ontwikkeling van de PRL-studie is het aantonen hoe moleculaire metingen de EDM's van protonen en neutronen binnen atoomkernen kunnen beperken.
De studie onderzoekt ook welke bijdragen verschillende soorten fysica buiten het Standaardmodel zouden leveren aan een mogelijk gemeten EDM in dergelijke systemen.
Dit kan theoretici houvast bieden in het geval van een concrete meting.
