L'étude de la façon dont les atomes se désintègrent radioactivement a joué un rôle essentiel dans le développement du modèle standard, notre compréhension moderne de l'évolution de notre univers depuis le Big Bang. Des expériences sur une forme de désintégration, où un noyau radioactif émet une particule bêta pour devenir plus stable, ont conduit à des idées révolutionnaires qui font partie du modèle standard. Le résultat le plus surprenant de la désintégration bêta est que la nature n'est pas ambidextre, mais est "gaucher". La prédominance se réfère à la rotation d'une particule bêta; si vous courbez les doigts de votre main gauche pour suivre la rotation et que votre pouce pointe dans la direction du mouvement, la particule bêta est gaucher. Aucune particule bêta droite n'a jamais été observée.

Les scientifiques ont produit un échantillon pur d'atomes, qui s'est décomposé, et ensuite mesuré plus précisément le spin des particules bêta que par le passé. Ils n'ont trouvé aucune particule droite, renforcer l'affirmation selon laquelle la nature est gaucher et fournir aux chercheurs une technique pour améliorer les recherches de particules droitières ainsi que des tests d'autres aspects du modèle standard.

À l'aide de lasers et de champs magnétiques, les chercheurs sont désormais capables de suspendre des nuages ​​d'atomes dans un petit volume dans l'espace et de les polariser avec une très grande efficacité. Ces techniques fournissent une source idéale d'atomes à courte durée de vie, permettant de mesurer le spin bêta avec une grande précision. En comparant les valeurs observées à leur prédiction de modèle standard, de telles mesures sont sensibles à une grande variété de "nouvelles physiques" prédites par les successeurs potentiels du modèle standard.

L'étude de la façon dont les atomes se désintègrent radioactivement a joué un rôle essentiel dans le développement du modèle standard, notre compréhension moderne des forces fondamentales et des particules qui gouvernent notre univers. L'une des façons dont un noyau se désintègre, connu sous le nom de désintégration bêta, est causée par la force nucléaire faible. Dans une des saveurs de ce processus, un proton dans le noyau devient un neutron, ce qui entraîne l'émission d'une particule bêta (maintenant connue pour être un anti-électron) et d'un neutrino. Les expériences sur la désintégration bêta ont conduit à un certain nombre d'idées révolutionnaires qui sont devenues les pierres angulaires du modèle standard. Le plus surprenant et le plus éclairant d'entre eux est peut-être venu d'une expérience de 1957 qui a examiné l'asymétrie des bêtas émis par rapport au spin nucléaire initial du cobalt-60 polarisé :elle a démontré le fait surprenant que la nature n'est pas ambidextre, mais semble plutôt être "gaucher". L'orientation manuelle fait référence à l'orientation du spin d'une particule; si vous courbez les doigts de votre main gauche pour suivre la rotation et que votre pouce pointe dans la direction du mouvement, la particule est gaucher. Aucune particule droite (dans la limite de masse nulle) n'a jamais été observée, mais il n'y a aucune raison impérieuse pour qu'ils n'existent pas. En réalité, de nombreuses extensions proposées au modèle standard proposent des particules droites existent et sont simplement difficiles à détecter. L'amélioration de la précision des mesures d'asymétrie à l'aide de techniques modernes peut améliorer les recherches de particules droites ainsi que tester d'autres aspects fondamentaux du modèle standard.

En utilisant l'installation TRIUMF Neutral Atom Trap (TRINAT), une collaboration de la Texas A&M University, TRIUMF (Centre national des accélérateurs de particules du Canada), Université de Tel-Aviv, et l'Université du Manitoba a combiné des techniques de piégeage magnéto-optique et de pompage optique pour produire une source idéale d'atomes de potassium 37 à courte durée de vie. Le piège magnéto-optique est extrêmement sélectif, ne confinant que l'isotope d'intérêt. Il fournit un nuage très confiné et froid d'atomes hautement polarisés qui se désintègrent à partir d'un piège très peu profond dans une géométrie exceptionnellement ouverte. Cela permet aux chercheurs de mesurer les moments du recul et des filles bêta émises dans un environnement presque sans arrière-plan avec des effets de diffusion bêta minimes. Deux télescopes bêta, placé le long de l'axe de polarisation, observer le nombre de bêtas émis parallèlement et antiparallèlement à la polarisation nucléaire. La direction de la polarisation est facilement inversée en changeant simplement le signe de la lumière de pompage optique polarisée circulairement. C'est une situation idéale pour déterminer la corrélation du bêta avec le spin nucléaire initial, C'est, le paramètre d'asymétrie bêta.

L'asymétrie observée dans les détecteurs bêta détermine le paramètre d'asymétrie bêta pour le potassium-37 à moins de 0,3 % de sa valeur. C'est la meilleure précision relative de toute mesure de bêta-asymétrie dans un noyau ou le neutron, et est en accord avec la prédiction du modèle standard. Cette expérience a augmenté la sensibilité à la nouvelle physique par rapport à d'autres recherches nucléaires. Il améliore la détermination du paramètre de force de changement de saveur de quark pour ce noyau d'un facteur 4. Les chercheurs ont identifié des moyens d'améliorer la précision à mieux qu'une partie pour mille, à ce stade, le résultat sera complémentaire aux recherches de nouvelle physique dans des installations à grande échelle telles que le Grand collisionneur de hadrons. En plus d'améliorer la mesure du paramètre d'asymétrie bêta, les chercheurs utiliseront TRINAT pour mesurer d'autres paramètres de corrélation polarisés et non polarisés.