Standardni model fizike čestica je najbolje razumevanje sila koje opisuju interakciju subatomskih čestica od strane naučnika. Standardni model obuhvata četiri sile: jaku nuklearnu silu, slabu nuklearnu silu, elektromagnetnu silu i gravitacionu silu. Sve četiri sile upravljaju načinom na koji funkcioniše naš univerzum. Međutim, slabu nuklearnu silu je izuzetno teško proučavati jer je zasjenjena mnogo većim efektima jakih nuklearnih i elektromagnetnih sila.
Naučnici su stekli nove uvide u slabu nuklearnu silu iz detaljnih studija beta raspada „ogledalskih“ jezgara litijuma-8 i bora-8. Jezgra ogledala su atomi sa obrnutim brojem protona i neutrona. Na primer, litijum-8 ima tri protona i pet neutrona, dok bor-8 ima pet protona i tri neutrona.
Naučnici su izvršili novo, osetljivije merenje svojstava beta raspada da bi pronašli teoretizovanu karakteristiku slabe nuklearne sile koja trenutno nije uključena u standardni model. Slaba nuklearna sila pokreće proces nuklearnog beta raspada. U beta raspadu, proton ili neutron u jezgru emituje beta česticu (elektron ili njegova antičestica, pozitron) i neutrino.
Osobine beta raspada jezgara radioaktivnog ogledala litijuma-8 i bora-8 su u savršenom skladu sa predviđanjima Standardnog modela. Ovaj napor kombinuje najsavremenije eksperimentalne i teorijske metode i utire put za budući napredak u proučavanju slabe nuklearne sile.
Tim nuklearnih naučnika iz Nacionalne laboratorije Lorens Livermor, Nacionalne laboratorije Argon i Državnog univerziteta Luizijane precizno je izmerio svojstva beta raspada „ogledala“ jezgara litijuma-8 i bora-8 kako bi bolje razumela slabu nuklearnu silu. Jezgra ogledala imaju isti ukupan broj protona i neutrona, ali su brojevi svake čestice obrnuti. Nalazi su objavljeni u časopisu Phisical Reviev Letters.
Jezgra ogledala pružaju mogućnost proučavanja slabe nuklearne sile sa povećanom osetljivošću. Predviđeni potpis mnogih traženih novih efekata doveo bi do suprotnih doprinosa u dva različita jezgra. Ovo bi omogućilo naučnicima da uporede rezultate litijum-8 i bora-8 kako bi izolovali doprinose raspadanju svakog jezgra.
Proučavajući oba ova jezgra pomoću beta-raspada Paul Trap-a, uređaja koji drži oblake jona u vakuumu, istraživači su sa velikom preciznošću odredili energije i pravce emitovane beta čestice i dve alfa čestice. Ovaj pristup je omogućio istraživačima da rekonstruišu puna svojstva raspada, uključujući doprinos nevidljivog neutrina.
Standardni model (SM) predviđa raspodelu uglova emisije za beta česticu i neutrino, a svaka primećena razlika bi otkrila nove aspekte slabe nuklearne sile.
Tim je tražio razlike manje od 1%, što je zahtevalo temeljno razumevanje aparata i sistema za detekciju, upareno sa novorazvijenim pristupom prvog principa koji koristi „teoriju ljuske bez jezgra prilagođenu simetriji“ da bi se objasnio određeni broj mali efekti koji proizilaze iz komplikovanog okruženja jezgra. Rezultati su bili najveća preciznost svoje vrste i potvrdili su SM predviđanje sa povećanim poverenjem.
