En reflektion återger alltid objekt som en komplett spegelbild, snarare än bara dess enskilda delar eller enskilda delar i en helt annan orientering. Det är allt eller inget, spegeln kan inte reflektera bara lite. Detta illustrerar en grundläggande symmetriprincip i naturen. I årtionden, fysiken antog att naturlagarna i vår värld och i spegelvärlden skulle vara identiska, att pariteten skulle bevaras. Sedan 1956, i elementarpartiklarnas rike, eller mer exakt inom området för den svaga interaktionen, forskare upptäckte ett brott mot denna princip. Paritetskränkning har varit föremål för vetenskaplig forskning sedan dess.

Fysiker vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har nyligen lyckats observera paritetsbrott i ytterbiumatomer med olika antal neutroner. Den initiala effekten av mätningarna är att bekräfta förutsägelserna från standardmodellen för partikelfysik att atomer med olika antal neutroner skulle uppvisa paritetsbrott. Forskningen publicerades i den berömda Naturfysik tidning.

Paritetsöverträdelse är bara känt för att inträffa i den svaga interaktionen, en av naturens fyra grundläggande krafter. Det upptäcktes först i beta-förfall 1956, i atomer 1979, och studerades därefter i olika moment. 1995 vid University of California i Berkeley, Professor Dmitry Budker började utföra precisionsmätningar på grundämnet ytterbium, en sällsynt jordartsmetall. Det var detta arbete han tog med sig när han kom till Mainz University 2014. "Vår forskning involverar olika isotoper av ytterbium. Isotoper är atomer med samma antal protoner men olika antal neutroner i kärnan, " förklarade Dr. Dionysis Antypas från Helmholtz Institute Mainz (HIM). "Vi valde en kedja av fyra av ytterbiums sju isotoper och bekräftade förutsägelserna av standardmodellen:ju fler neutroner i kärnan, ju större paritetsöverträdelseeffekt, sa Antipas, sammanfattar resultaten av fyra års arbete i projektet.

Att jämföra effekten i olika isotoper föreslogs först av Prof. Victor Flambaum 1986. Flambaum, en australisk fysiker från University of New South Wales, har varit fellow vid Mainz Universitys Gutenberg Research College (GRC) i två år och bedriver forskningssamarbete med JGU-forskarna. Fysikerna utförde forskningen med hjälp av en apparat vid Helmholtz Institute Mainz:i närvaro av ett elektriskt och ett magnetiskt fält, ytterbiumatomer exciteras av laserljus och amplituden för paritetsöverträdelsen mäts.

"De senaste rönen markerar en betydande milstolpe i forskningen om atomparitetsbrott, sa Budker, sammanfatta uppgifterna. "De är också en mycket viktig milstolpe på vägen mot framtida forskningsmål." Forskarnas mätningar ger också information om ytterligare en Z-boson. Z-bosoner förmedlar den svaga interaktionen. Forskare inom området spekulerar i att det finns ytterligare en Z-boson, hänvisad till som "Z-prime" eller "Z" med en mycket mindre massa än den för den etablerade Z-bosonen.