Studien av hur atomer radioaktivt sönderfall har spelat en avgörande roll för att utveckla standardmodellen, vår moderna förståelse av vårt universums utveckling sedan Big Bang. Experiment som undersöker en form av förfall, där en radioaktiv kärna avger en betapartikel för att bli mer stabil, har lett till revolutionära idéer som är en del av standardmodellen. Det mest överraskande resultatet av betaförfall är att naturen inte är tvådelad, men är "vänsterhänt". Handedness refererar till en betapartikelns snurr; om du lockar vänsterhandens fingrar för att följa snurrningen och tummen pekar längs rörelseriktningen, beta-partikeln är vänsterhänt. Inga högerhänta betapartiklar har någonsin observerats.

Forskare producerade ett rent prov av atomer, som förfallit, och sedan mättes beta -partikelns spinn mer exakt än vad som gjordes tidigare. De hittade inga högerhänta partiklar, stärker påståendet att naturen är vänsterhänt och ger forskare en teknik för förbättrade sökningar efter högerhänta partiklar samt test av andra aspekter av standardmodellen.

Med hjälp av lasrar och magnetfält, forskare kan nu avbryta moln av atomer i en liten volym i rymden och polarisera dem med mycket hög effektivitet. Dessa tekniker ger en idealisk källa till kortlivade atomer, så att betaspinnet kan mätas med stor precision. Genom att jämföra de observerade värdena med deras standardmodellprognos, sådana mätningar är känsliga för en mängd olika "ny fysik" som förutses av potentiella efterträdare till standardmodellen.

Studien av hur atomer radioaktivt sönderfall har spelat en avgörande roll för att utveckla standardmodellen, vår moderna förståelse av de grundläggande krafter och partiklar som styr vårt universum. Ett av sätten en kärna förfaller, kallas betaförfall, orsakas av den svaga kärnkraften. I en smak av denna process, en proton i kärnan blir en neutron som resulterar i en betapartikel (nu känd som en anti-elektron) och en neutrino som avges. Experiment som undersökte betaförfall har lett till ett antal revolutionära idéer som har blivit hörnstenar i standardmodellen. Det kanske mest överraskande och upplysande av dessa kom från ett experiment från 1957 som tittade på asymmetrin för betor som avges med avseende på den initiala kärnvridningen av polariserad kobolt-60:det visade det häpnadsväckande faktum att naturen inte är ambidextrös, utan verkar snarare vara "vänsterhänt". Handedness avser orienteringen av en partikels spinn; om du lockar vänsterhandens fingrar för att följa snurrningen och tummen pekar längs rörelseriktningen, partikeln är vänsterhänt. Inga högerhänta partiklar (i gränsen för noll massa) har någonsin observerats, men det finns ingen övertygande anledning till varför de inte ska finnas. Faktiskt, många föreslagna tillägg till standardmodellen föreslår att högerhänta partiklar existerar och är bara svåra att upptäcka. Den förbättrade precisionen hos asymmetri-mätningar med modern teknik kan förbättra sökningar efter högerhänta partiklar samt testa andra grundläggande aspekter av standardmodellen.

Med hjälp av TRIUMF Neutral Atom Trap (TRINAT) -funktionen, ett samarbete från Texas A&M University, TRIUMF (Canadas nationella partikelacceleratorcentrum), Tel Aviv University, och University of Manitoba kombinerade magneto-optisk fångst och optisk pumpteknik för att producera en idealisk källa till kortlivade kalium-37 atomer. Den magneto-optiska fällan är extremt selektiv, begränsar bara isotopen av intresse. Det ger ett mycket begränsat och kallt moln av mycket polariserade atomer som förfaller från en mycket grund fälla inom en exceptionellt öppen geometri. Detta gör att forskarna kan mäta momentan för både rekyl och utsända betadöttrar i en nästan bakgrundsfri miljö med minimala beta-spridningseffekter. Två betateleskop, placeras längs polarisationsaxeln, observera antalet betor som släpps ut parallellt och antiparallellt till kärnpolarisationen. Polarisationsriktningen vänds enkelt genom att helt enkelt ändra tecknet på det cirkulärt polariserade optiska pumpljuset. Detta är en idealisk situation för att bestämma korrelationen mellan beta och den första kärnvridningen, det är, beta -asymmetri -parametern.

Asymmetrin som observeras i betadetektorerna bestämmer beta-asymmetriparametern för kalium-37 till inom 0,3 procent av dess värde. Detta är den bästa relativa noggrannheten för alla beta-asymmetri-mätningar i en kärna eller neutron, och håller med standardmodellprognosen. Detta experiment har ökat känsligheten för ny fysik jämfört med andra kärnsökningar. Det förbättrar bestämningen av parametern för kvarksmakförändrande styrka för denna kärna med en faktor 4. Forskarna har identifierat sätt att förbättra precisionen till bättre än en del per tusen, då kommer resultatet att komplettera sökningar efter ny fysik vid storskaliga anläggningar som Large Hadron Collider. Förutom att förbättra parametermätningen av beta -asymmetri, forskare kommer att använda TRINAT för att mäta andra polariserade och opolariserade korrelationsparametrar.