Asymmetrie in het elektron
Het eEDM-onderzoeksprogramma omvat een groot experiment in Groningen waarmee gezocht wordt naar elektrische asymmetrie in het elektron. Onderzoekers en technici werken continu aan nieuwe technieken en precieze methoden die de nauwkeurigste metingen ter wereld mogelijk maken, om zo nieuwe fysica te ontdekken.
Wat is eEDM?
De eEDM-onderzoeksgroep van Nikhef werkt met een meetopstelling waarmee bundels moleculen worden gebruikt om fundamentele eigenschappen van elektronen te bestuderen. Het elektron is een fundamenteel deeltje dat bekend is om zijn negatieve elektrische lading. Volgens het Standaardmodel moet het elektron hooguit een superklein dipoolmoment hebben dat zelfs de beste meetapparatuur bij lange na niet kan meten.
Moderne theorieën voorspellen echter dat het dipoolmoment toch groter zal zijn en dus wél gemeten kan worden. Dat zou een onweerlegbare aanwijzing zijn voor nieuwe krachten buiten het Standaardmodel. Het eEDM experiment is daarmee een aanvulling op de jacht op nieuwe fysica met behulp van grote deeltjesversnellers zoals op CERN.
-
Wat onderzoekt eEDM?
Om het dipoolmoment van een elektron te bestuderen, maken Nikhef-onderzoekers in dit programma gebruik van polaire moleculen, zoals bariumfluoride (BaF). Deze moleculen bestaan uit atomen die door elektromagnetische interactie met elkaar zijn verbonden en onderling één of meerdere elektronen delen. Het molecuul als geheel is elektrisch neutraal, maar de gedeelde elektronen in het molecuul ondervinden een zeer sterk elektrisch veld.
Dit sterke interne elektrische veld wordt gebruikt om te meten of het elektron een elektrisch dipoolmoment heeft. Dit gebeurt met behulp van ultrastabiel laserlicht waarmee de moleculen in meerdere quantumtoestanden tegelijk kunnen worden gebracht.
Om te voorkomen dat de moleculen tijdens de meting te veel bewegen ontwikkelen de wetenschappers speciale koeltechnieken om de moleculen af te remmen en vast te houden. Deze technieken worden elders ook gebruikt om ultrastabiele atoomklokken te ontwikkelen. Daarnaast wordt in dit onderzoeksprogramma onderzocht of er nieuwe moleculaire systemen te vinden zijn die nog gevoeliger metingen mogelijk maken.
De voortdurend gevoeliger metingen aan het elektrisch dipoolmoment van het elektron binnen dit Nikhefprogramma leveren – in een wereldwijde combinatie met complementaire data van andere teams – belangrijke nieuwe inzichten in de fundamentele symmetrieën van de deeltjesfysica. Deze aanpak, door precisiemetingen aan de quantumstructuur van moleculen, is volledig complementair aan de traditionele versneller-gebaseerde experimenten.
-
Nikhef en eEDM
De hoofdlocatie van het eEDM onderzoeksprogramma is het Van Swinderen Instituut voor Deeltjesfysica en Gravitatie van Nikhef-partner Universiteit van Groningen. Een bijzonder aspect van het eEDM onderzoeksprogramma is dat experts op theoretisch en experimenteel gebied binnen het project vanuit verschillende locaties hecht samenwerken.
In het laboratorium in Groningen wordt met de centrale meetopstelling voor het afremmen en opsluiten van de moleculen gewerkt, en worden nieuwe lasertechnieken en meetmethodes beproefd.
In het laserlab van de Vrije Universiteit in Amsterdam worden moleculaire bronnen verder ontwikkeld, en aan de theoretische deeltjesfysica in het programma wordt gewerkt vanuit de Universiteit van Amsterdam. De theoretische moleculaire chemie die nodig is voor het programma wordt uitgevoerd binnen het VSI in Groningen, terwijl de werkplaatsen van Nikhef in Amsterdam nauw betrokken zijn bij de technische upgrades van het experiment.
-
Meer informatie
In het eEDM-onderzoeksprogramma van Nikhef werken onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen en de Vrije Universiteit.
Bezoek de website van het eEDM-experiment: https://www.eedm.nl/
Programmaleiding eEDM
Steven Hoekstra
Gerelateerd nieuws
Elektron-experiment eEDM voltooit opbouwfase
Theoretici krijgen grip op asymmetrie elektron
PAPERCLIP VIDEO: hoe maak je intense bundels koude BaF-moleculen?
