Eksperyment VIP2
Współrzędne : Eksperyment VIP2 (Naruszenie zasady Pauliego) to eksperyment fizyki atomowej badający możliwe naruszenie zasady Pauliego dla elektronów . Eksperyment znajduje się w podziemnym laboratorium Gran Sasso, LNGS-INFN , w pobliżu miasta L'Aquila we Włoszech. Jest prowadzony przez międzynarodową współpracę naukowców z Austrii, Włoch, Francji i Rumunii. Źródła finansowania obejmują INFN (Włochy), Austriacki Fundusz Nauki oraz Fundacja Johna Templetona (JTF). W ramach projektu JTF badane są także implikacje dla fizyki, kosmologii i filozofii.
Zasada eksperymentu
Należy rozróżnić różne podejścia do badania zasady wykluczenia Pauliego pod względem możliwego spełnienia przez nie reguły superselekcji Mesjasza-Greenberga . Reguła ta stwierdza, że symetria funkcji falowej stanu ustalonego jest stała w czasie. W konsekwencji symetria stanu kwantowego może się zmienić tylko wtedy, gdy cząstka, która jest nowa w systemie, oddziałuje z tym stanem.
Jednym ze sposobów spełnienia tej zasady i przetestowania zasady wykluczenia Pauliego z dużą precyzją jest wprowadzenie „nowych” elektronów do przewodnika. Elektrony tworzą nowe stany kwantowe z atomami w przewodniku. Te „nowe” stany mogą naruszać zasadę wykluczenia Pauliego. Celem VIP2 jest poszukiwanie nowych stanów kwantowych, które mają składową symetryczną w skądinąd antysymetrycznym stanie. Te stany niepaulowskie można rozpoznać po charakterystycznych promieniach rentgenowskich emitowane podczas zasady wykluczenia Pauliego - zabronione przejścia atomów do stanu podstawowego. Przykładem tego rodzaju przejścia byłby trzeci elektron przybywający na poziomie 1s. Emitowane promieniowanie rentgenowskie jest wykrywane przez krzemowe detektory dryfu .
Energie przejść między stanami zabronionymi przez Pauliego zostały obliczone za pomocą wielokonfiguracyjnej metody Diraca-Focka i różnią się one nieznacznie od odpowiadających im przejść normalnych. Na przykład zabronione przez Pauliego K-alfa w miedzi, które jest używane w VIP2, gdzie 2 elektrony znajdują się na orbicie 1s przed przejściem, jest przesunięte o 300 eV do niższych energii w stosunku do normalnego przejścia.
VIP2 działa w LNGS, gdzie promieniowanie tła wprowadzane przez promienie kosmiczne jest silnie zredukowane. Dane pobierane są w naprzemiennych przebiegach bez prądu (tło) iw przebiegach z prądem (sygnał). Analizując wykryte widma energii w obszarze, w którym spodziewane są przejścia naruszające zasadę Pauliego, uzyskuje się górne granice prawdopodobieństwa naruszenia zasady Pauliego.
Wyniki
Eksperyment zbiera dane w stabilnych warunkach od lata 2016 roku w podziemnym laboratorium Gran Sasso. Na podstawie danych zebranych do końca 2016 roku można wstępnie wyznaczyć górną granicę prawdopodobieństwa naruszenia zasady Pauliego w atomie
Zbieranie danych będzie trwało przez następne 3-4 lata do około 2020-2021, pod koniec którego granica naruszenia zasady Pauliego zostanie obniżona o kolejne 2 rzędy wielkości lub alternatywnie naruszenie zasady Pauliego zasada wykluczenia zostanie odkryta.