镜像核中的β衰变测量确定了弱核力

粒子物理学的标准模型是科学家对描述亚原子粒子如何相互作用的力的最佳理解。标准模型包含四种力：强核力、弱核力、电磁力和引力。所有四种力量都支配着我们的宇宙的运作方式。然而，弱核力的研究异常困难，因为它被强核力和电磁力的更大影响所掩盖。

通过对“镜像”核锂-8和硼-8的β衰变的详细研究，科学家们对弱核力有了新的认识。镜像核是质子数和中子数相反的原子。例如，锂8有3个质子和5个中子，而硼8有5个质子和3个中子。

科学家们对β衰变特性进行了一种新的、更灵敏的测量，以寻找目前标准模型中未包含的弱核力的理论特征。弱核力驱动核β衰变过程。在β衰变中，原子核中的质子或中子发射出β粒子(电子或其反粒子，正电子)和中微子。

放射性镜像核锂-8和硼-8的β衰变特性与标准模型的预测完全一致。这项工作结合了最先进的实验和理论方法，为弱核力研究的未来进展铺平了道路。

来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室、阿贡国家实验室和路易斯安那州立大学的核科学家团队精确测量了“镜像”核锂8和硼8的β衰变特性，以更好地了解弱核力。镜核具有相同的质子和中子总数，但每个粒子的数量相反。研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。

镜像核提供了以更高的灵敏度研究弱核力的机会。许多备受追捧的新效应的预测特征将在两个不同的原子核中产生相反的贡献。这将使科学家能够比较锂8和硼8的结果，以分离出每个原子核对衰变的贡献。

通过使用β衰变保罗陷阱(一种在真空中保存离子云的装置)研究这两个原子核，研究人员高精度地确定了发射的β粒子和两个α粒子的能量和方向。这种方法使研究人员能够重建完整的衰变特性，包括看不见的中微子的贡献。

标准模型(SM)预测了β粒子和中微子的发射角分布，任何观察到的差异都将揭示弱核力的新方面。

该团队正在寻找小于1%的差异，这需要对设备和检测系统有透彻的了解，并搭配新开发的第一原理方法，使用“对称自适应无核壳模型理论”来解释许多复杂的原子核环境所产生的微小影响。结果是同类产品中精度最高的，并且更加可信地证实了SM预测。