L’esperimento fornisce informazioni su silicio, neutroni e la quinta forza

Sparando neutroni sui cristalli di silicio, i ricercatori americani sono stati in grado di effettuare alcune misurazioni interessanti. Ci insegnano di più su cristalli e neutroni e sulla potenziale forza extra naturale.

Il silicio gioca un ruolo importante nella nostra elettronica; Solo per questo motivo è importante conoscere il più possibile questo elemento. Ricercatori dall’America Istituto nazionale di standard e tecnologia Nest ora ha un cristallo di silicio È stato controllato in un modo nuovo – E non ha detto altro su quel silicone.

catene vibranti

In questo esperimento, gli scienziati hanno chiamato i neutroni un cristallo di silicio, in cui gli atomi di silicio sono disposti in modo regolare. Ora è vero che i neutroni stessi Possono comportarsi non solo come particelle, ma anche come onde. In questo caso, nel materiale si creano onde stazionarie, paragonabili alle vibrazioni delle corde di una chitarra. I picchi di questa onda possono quindi interferire con gli atomi nel reticolo (a sinistra nell’immagine sotto) o cadere ordinatamente nel mezzo (a destra). Queste due onde vengono quindi combinate, per creare uno schema che può dirti di più su come funziona il cristallo.

I neutroni formano onde stazionarie in un cristallo di silicio che possono o meno interferire con gli atomi in quel cristallo. Foto: Nest

Michael Huber, uno degli studiosi interessati, lo descrive in Comunicato stampa del NIST In questo modo: “Immagina di suonare due chitarre e poi di portarne una su una strada con dossi e l’altra su una strada pianeggiante altrettanto lunga. Confrontando il suono delle due chitarre alla fine di entrambe le strade ti dice qualcosa sui dossi uno dei due si è incrociato. Quanto sono grandi? Quanto sono lisci?” Hanno forme strane?

In questo modo, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) sono stati in grado di mappare la struttura del cristallo di silicio con una risoluzione quattro volte superiore a quella precedentemente possibile utilizzando altri metodi.

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enorme campo elettrico

E non è tutto. Questo tipo di ricerca può anche dirci di più su I neutroni stessi. Sebbene queste siano particelle neutre nella loro interezza, come suggerisce il nome, il loro “interno” non lo è. I neutroni sono formati da tre quark: uno positivo e uno con carica elettrica negativa. Questi quark sono distribuiti sul neutrone in modo tale che in alcuni punti prevalga una carica positiva e in altri una carica negativa.

Gli scienziati sono stati in grado di esaminare ulteriormente questa distribuzione di carica perché i neutroni sperimentano un campo elettrico mentre si muovono tra le particelle cariche nel cristallo di silicio. Questo campo è così forte che il neutrone non si comporta più come un’unica “sfera” neutra, ma come una particella con un nucleo positivo, circondato da un guscio negativo.

Il neutrone ha una carica negativa all’esterno (rosso) e una carica positiva (blu) al centro. Foto: Nest

Sono state effettuate misurazioni precedenti della distribuzione di carica del neutrone, ma non combaciano del tutto l’una con l’altra. Il nuovo risultato, che è uscito in modo abbastanza diverso da quelle misurazioni precedenti, potrebbe aiutare a determinare di cosa si tratta realmente. Negli esperimenti di follow-up, i ricercatori sperano anche di essere in grado di effettuare la misurazione più accurata della distribuzione di carica finora.

Quinta forza

Infine, i ricercatori hanno considerato le possibilità di una quinta forza della natura. Finora conosciamo quattro forze: gravitàforza elettromagnetica forte forza centrale e la forza nucleare debole. Ma ovviamente questa potrebbe non essere la storia completa. che c’è un’altra forza in gioco, dove non abbiamo visto niente (o Poco) Ho notato.

È quindi probabile che una tale nuova forza agisca solo su brevi distanze tra le particelle. Attraverso la loro ricerca su neutroni e cristalli, gli scienziati del NIST sono stati in grado di osservare distanze comprese tra 0,02 nanometri (miliardesimi di metro) e 10 nanometri, e a queste distanze dicono: “Se c’è una nuova forza, almeno non lo è”. potente. Poi così e così, perché allora avremmo dovuto notare qualcosa.

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su piccola scala?

Dice: “È una grande esperienza”. Stephen HoekstraProfessore Associato di Fisica Atomica e Molecolare presso l’Università di Groningen. Ciò che è particolarmente interessante è che la tecnica scelta per diffondere i neutroni su un cristallo molto puro ha permesso loro di misurare bene le proprietà di questi neutroni. Questa interessante tecnologia sarà sicuramente sviluppata, lavorando a temperature più basse e utilizzando cristalli di materiali diversi.

Hoekstra pensa che sia un’esagerazione per il comunicato stampa descrivere l’esperienza come “di piccole dimensioni” e “adatta a un tavolo”. Il cristallo stesso è ovviamente molto piccolo, così come l’attrezzatura per misurare la diffusione dei neutroni. Ma per realizzare il raggio di neutroni, i ricercatori utilizzano una grande struttura.

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