1.媒体来源:
SciTechDaily
2.记者署名:
美国能源部
3.完整新闻标题:
Physicists Just Made a Breakthrough That Could Explain Why We Exist
4.完整新闻内文:
研究人员利用离子捕获和专门的雷射技术成功测量了一氟化镭 (RaF) 的量子结构，从而
详细表征了其旋转能阶并建立了雷射冷却方案。
这些发现对于未来专注于雷射冷却和捕获RaF 分子的实验至关重要，这些实验预计将在核
电弱特性以及宇称和时间反转对称性破坏的研究中发挥重要作用，并有可能解释宇宙的物
质-反物质不对称性。
核物理学家首次对短寿命 放射性分子 一氟化镭 (RaF) 进行了精确测量。 研究人员将离
子捕获技术与专门的雷射系统结合，测量 RaF 量子结构的精细细节。 这使得能够表征该
分子的旋转能阶以及确定其雷射冷却方案。 雷射冷却是一种利用雷射来减慢和捕获原子
和分子的方法。这些结果代表了未来旨在雷射冷却和捕获 RaF 分子的实验的关键一步。
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物理学家使用具有精确调谐频率 λ 的雷射来控制一氟化镭分子的旋转状态并激发特定的
旋转能阶（以量子数 J 为特征）。 图片来源：西尔维乌-玛丽安乌德雷斯库
超越标准模型的物理学洞察
科学家们预测，包含重质、梨形核的分子，如镭，对核弱电性质和超出标准模型的物理现
象高度敏感。。这包括违反宇称和时间反转对称性的现象。
超出当前限制的时间反演破坏是解释 物质反物质 宇宙 不对称性的必要条件。 新结果为
研究人员提供了 RaF 量子结构的详细表征，开启了在未来旨在寻找此类效应的实验中使
用该分子的大门。
CERN 的光谱研究
含有八极变形原子核的放射性分子，例如镭 (Ra)，有望成为用于研究基本粒子和自然力
的特殊量子系统。 镭核独特的梨形形状与极性分子的能阶结构结合，可以使对称破坏核
特性的敏感度比稳定原子提高五个数量级以上。
最近，麻省理工学院（MIT）和其合作伙伴的核物理学家首次通过光谱学研究了镭单氟化
物（RaF）的详细结构。他们在欧洲核子研究组织（CERN）的同位素分离在线装置放射性
离子束设施（ISOLDE）的共线共振电离光谱（CRIS）实验中完成了这项工作。
超冷分子研究进展
研究人员的方法可以高灵敏度绘制 RaF 的能阶图，从而确定用于减慢和捕获该分子的
雷射冷却方案。 科学家们正在迅速开发控制和研究超冷分子的方法。 这些方法，与欧洲
核子研究组织（瑞士）和美国联邦核子研究中心（FRIB）等放射性束设施产生大量放射性
分子的新能力相结合，正在为探索原子核和违反基本对称性开辟新的自然前沿。
参考文献：“含镭分子的精密光谱与雷射冷却方案”作者：SM Udrescu、SG Wilkins、
AA Breier、M. Athanasakis-Kaklamanakis、RF Garcia Ruiz、M. Au、I. Belovi、R. Berger、ML比塞尔、CL Binnersley、AJ Brinson、K. Chrysalidis、TE Cocolios
、RP de Groote、A. Dorne、KT Flanagan、S. Franchoo、K. Gaul、S. Geldhof、TF
Giesen、D. Hanstorp、R. Heinke、 Á 。 Koszorús、S. Kujanpää、L. Lalanne、
G. Neyens、M. Nichols、HA Perrett、JR Reilly、S. Rothe、B. van den Borne、AR
Vernon、Q. Wang、J. Wessolek、XF Yang 和 C.苏尔奇，2024 年1 月9 日， 《自然物
理学》 。
DOI：10.1038/s41567-023-02296-w
这项工作得到了美国能源部科学办公室、核子物理办公室的支持； MISTI 全球种子基金
； Deutsche Forschungsgemeinschaft（DFG，德国研究基金会）； 比利时科学卓越奖（
EOS）； 鲁汶大学C1计画； 国际研究基础设施（IRI）项目； 欧盟补助协议（ENSAR2）
； LISA：欧盟H2020框架计画； 和瑞典研究委员会
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