Descripción del proyecto
Un método basado en antiprotones permitiría probar la electrodinámica cuántica de campo fuerte
El modelo estándar de la física está incompleto, y las mediciones de precisión en los sistemas cuánticos son clave para descubrir nueva física. Comprobar la electrodinámica cuántica (EDC), que describe las interacciones entre la luz y las partículas cargadas, en campos fuertes es todo un reto debido a las incertidumbres experimentales y teóricas vinculadas a las propiedades nucleares desconocidas. El equipo del proyecto PAX, financiado por el CEI, utilizará un método novedoso para probar la EDC de campo fuerte. Para ello se utiliza la espectroscopia de rayos X de átomos antiprotónicos, que generan fuertes campos de Coulomb para magnificar los efectos de la EDC, haciéndolos más fáciles de detectar. Con este método se aprovechan los haces lentos de antiprotones y los detectores cuánticos de rayos X en CERN, lo que aumenta la sensibilidad y evita las incertidumbres sobre las propiedades nucleares.
Objetivo
Numerous experimental observations have shown that the Standard Model is not complete. Precision measurements in quantum systems are one of the privileged frontiers for searching for new physics, as new particles may couple to atoms, provoking tiny changes in atomic structure that can be measured with state-of-the-art methods. Such searches are founded on an accurate understanding of quantum electrodynamics (QED), the field theory that describes the interaction between light and charged particles. While QED is well understood for light systems like the hydrogen atom where agreement between theory and experiment have been achieved up to third-order interactions with the quantum vacuum, for high-Z atoms in the strong Coulomb field regime, the theory remains untested beyond first-order interactions. This is due to both experimental complications, and theoretical uncertainties linked to unknown nuclear properties.
I propose a new approach for testing strong-field QED via the x-ray spectroscopy of antiprotonic atoms. In these systems, orders of magnitude higher Coulomb fields can be obtained, acting like a magnifying glass for QED effects that become easier to measure. Using transitions between Rydberg states, uncertainties from nuclear properties can be avoided and two orders of magnitude sensitivity can be gained with respect to the best current experiments, making testing strong-field QED finally possible for a broad range of atomic species.
The realization of this project relies on the novel combination of two new technologies: slow antiproton beams at CERN, and quantum sensing x-ray detectors. The compatibility of these two requires new developments that will lead to a dedicated precision x-ray spectroscopy platform for antiprotonic atoms, with transverse applications beyond QED in nuclear and new physics searches.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural. La clasificación de este proyecto ha sido validada por su equipo.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
75794 Paris
Francia