Магнитные поля существуют повсюду во Вселенной. Здесь, на Земле, мы постоянно подвергаемся воздействию как естественных, так и искусственных магнитных полей.
В Центральной Европе постоянное магнитное поле Земли составляет 48 микротесла. Вдобавок к этому добавляются локальные магнитные поля, создаваемые трансформаторами, двигателями, кранами, металлическими дверями и т.п.Группа физиков во главе с профессором Питером Фирлингером, физиком из Технического университета Мюнхена (TUM) и исследователем кластера передового опыта «Происхождение и структура Вселенной» теперь успешно создала в исследовательском кампусе Гархинга пространство размером 4,1 куб. а переменные во времени магнитные поля уменьшаются более чем в миллион раз.Это достигается с помощью магнитного экранирования, состоящего из различных слоев сплава с высокой намагниченностью.
Последующее магнитное затухание приводит к остаточному магнитному полю внутри экрана, которое даже меньше, чем в глубинах нашей солнечной системы. Такой подход улучшает затухание предыдущих настроек более чем в десять раз.Прецизионные эксперименты по электрическому дипольному моменту нейтронаУменьшение электромагнитного шума является ключевым условием для многих высокоточных экспериментов в физике, а также в биологии и медицине.
В фундаментальной физике высочайшая степень магнитного экранирования важна при проведении точных измерений незначительных эффектов в явлениях, которые привели к раннему развитию нашей Вселенной.Команда Питера Фирлингера в настоящее время разрабатывает эксперимент по определению распределения заряда в нейтронах, который физики называют электрическим дипольным моментом.
Нейтроны — это ядерные частицы, которые обладают крошечным магнитным моментом, но электрически нейтральны. Они состоят из трех кварков, заряды которых нейтрализуют друг друга.
Однако ученые подозревают, что нейтроны обладают крошечным электрическим дипольным моментом. К сожалению, прошлые измерения были недостаточно точными.
Новое пространство, почти свободное от магнитного поля, обеспечивает необходимые условия для улучшения измерений электрического дипольного момента в 100 раз. Это открывает дверь в область теоретически предсказанного масштаба явления.Физика за пределами Стандартной модели«Такой вид измерения имел бы фундаментальное значение в физике элементарных частиц и широко распахнул бы дверь в физику, выходящую за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц», — объясняет Питер Фирлингер. Стандартная модель описывает характеристики всех известных элементарных частиц с высокой степенью точности.
Тем не менее, есть явления, которые нельзя адекватно объяснить: например, гравитация даже не рассматривается в этой модели. Стандартная модель также не может предсказать поведение частиц при очень высоких энергиях, как они преобладали в ранней Вселенной. И это не объясняет, почему материя и антивещество от Большого взрыва не аннигилировали друг друга полностью, а скорее осталось небольшое количество материи, из которой в конечном итоге сформированы мы и наша окружающая видимая Вселенная.Поэтому физики пытаются создать кратковременные условия, которые преобладали в ранней Вселенной, с помощью ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе.
Они сталкивают частицы друг с другом при высоких энергиях, в частности, для создания новых частиц.Альтернативы физике высоких энергийЭксперименты ученых из TUM дополняют эксперименты в физике высоких энергий: «Наши высокоточные эксперименты исследуют природу частиц на энергетических масштабах, которые, вероятно, не будут достигнуты нынешним или будущими поколениями ускорителей частиц», — говорит кандидат в докторантуру Тобиас Линс. который работал над установкой магнитного экрана в лаборатории Питера Фирлингера.Экзотические и доселе неизвестные частицы могут изменять свойства известных частиц.
Таким образом, даже небольшие отклонения в характеристиках частиц могут свидетельствовать о новых, ранее неизвестных частицах.Помимо ученых из Технического университета Мюнхена, физики из Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berlin, Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, США, Университета Мичигана, США, и IMEDCO AG в Швейцарии внесли свой вклад в экспериментальную установку и измерения магнитного затухания. . Финансирование было предоставлено Немецким исследовательским фондом (DFG) в контексте Приоритетной программы SPP 1491 и Кастера передового опыта «Происхождение и структура Вселенной».