Experiment VIP2
El experiment VIP2 (Violació del principi de Pauli) és un experiment de física atòmica que estudia la possible violació del principi d'exclusió de Pauli per als electrons. L'experiment està ubicat en el Laboratori Nacional del Gran Sasso, LNGS-INFN, prop de la ciutat de L'Aquila en Itàlia. Està dirigit per una colaboració internacional d'investigadors d'Àustria, Itàlia, França i Romania. Les fonts de finançació inclouen el INFN (Itàlia), el Austrian Science Fund i la John Templeton Foundation (JTF). Dins del proyecte JTF, també s'estan investigant les implicacions per a la física, la cosmologia i la filosofia.[1]
Principi de l'experiment
Els diferents enfocaments per a investigar el principi d'exclusió de Pauli deuen distinguir-se sobre el seu possible compliment de la regla de superselecció Mesías-Greenberg.[2] Esta regla establix que la simetria de la funció d'ona d'un estat estable és constant en el temps. Com a conseqüència, la simetria d'un estat quàntic solament pot canviar si una partícula, que és nova en el sistema, interactua en l'estat.
Una forma de complir esta regla i provar el principi d'exclusió de Pauli en alta precisió és introduir electrons "nous" en un conductor.[3] Els electrons formen nous estats quàntics en els àtoms en el conductor. Estos "nous" estats podrien violar el principi d'exclusió de Pauli. L'objectiu de VIP2 és buscar nous estats quàntics, que tenen un component simètric en un estat antisimètric. Estos estats no paulianos poden identificar-se pels rajos X característics emesos durant el principi d'exclusió de Pauli: transicions atòmiques prohibides a l'estat fonamental. Un eixemple d'una transició d'este tipo seria un tercer electró que aplega al nivell d'uns. Els rajos X emesos són detectats per detectors de deriva de silici.
Les energies de les transicions entre estats prohibits per Pauli es varen calcular utilisant un método Dirac-Fock de configuració múltiple[4] i diferixen llaugerament de la corresponent transició normal. Per eixemple, la transició K-alfa prohibida per Pauli en el coure, que s'usa en VIP2, a on 2 electrons estan en el orbital 1s ans que ocórrega la transició, es desplaça 300 eV a energies més baixes sobre la transició normal.
VIP2 funciona en LNGS, a on la radiació de fondo introduïda pels rajos còsmics es reduïx considerablement.[5] Les senyes es prenen en corregudes alternes sense corrent (fondo) i en corregudes en corrent (senyal). En analisar els espectres d'energia detectats en la regió a on s'espera que el principi d'exclusió de Pauli viole les transicions, s'obtenen els llímits superiors de provabilitat d'una violació del principi d'exclusió de Pauli.
Resultats
L'experiment està prenent senyes en condicions estables des de l'estiu de 2016 en el laboratori subterràneu Gran Sasso. En les senyes preses fins a finals de 2016, es pot establir un llímit superior preliminar per a la provabilitat de que es viole el principi d'exclusió de Pauli en un àtom de[6]
La pren de senyes continuarà durant els pròxims 3-4 anys fins a al voltant de 2020-2021, al final del com el llímit de la violació del principi d'exclusió de Pauli es reduirà en atres 2 órdens de magnitut, o alternativament, es descobrirà una violació del principi d'exclusió de Pauli.
Referències
- ↑ «Hunt for the "impossible atoms": the quest for a tiny violation of the Pauli Exclusion Principle. Implications for physics, cosmology and philosophy.». John Templeton Foundation. Consultat el 2017-06-30.
- ↑ Messiah, A. M. L.; Greenberg, O. W.(1964).«Symmetrization Postulate and Its Experimental Foundation».Physical Review B.136(1): 248–267.doi:10.1103/PhysRev.136.B248.
- ↑ Ramberg, E.; Snow, G. A.(1990).«Experimental limit on a small violation of the Pauli principle».Physics Letters B.238(2–4): 438–441.doi:10.1016/0370-2693(90)91762-Z.
- ↑ «Multi-Configuration Dirac-Fock». Archivat des de l'original, el 27 de setembre de 2018. Consultat el 2017-04-03.
- ↑ Bellini, G.(2012).«Cosmic-muon flux and annual modulation in Borexino at 3800 m water-equivalent depth».Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.2012(5): 15.doi:10.1088/1475-7516/2012/05/015.
- ↑ Marton, J.(2017).«VIP-2 at LNGS: An experiment on the validity of the Pauli exclusion principle for electrons».Journal of Physics: Conference Séries.873(1): 012018.doi:10.1088/1742-6596/873/1/012018.
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Experimento VIP2» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.