Descrizione del progetto
Un approccio basato sugli antiprotoni potrebbe consentire di testare l’elettrodinamica quantistica a campo forte
Il modello standard della fisica è incompleto e le misure di precisione nei sistemi quantistici sono fondamentali per scoprire nuova fisica. Testare l’elettrodinamica quantistica (QED), che descrive le interazioni tra luce e particelle cariche, in campi forti è difficile a causa delle incertezze sperimentali e teoriche legate alle proprietà nucleari sconosciute. Il progetto PAX, finanziato dal CER, utilizzerà un approccio innovativo per testare la QED a campo forte. Si tratta di utilizzare la spettroscopia a raggi X di atomi antiprotonici, che generano forti campi di Coulomb per ingrandire gli effetti QED, rendendoli più facili da rilevare. Il metodo sfrutta i fasci di antiprotoni lenti e i rivelatori di raggi X a rilevamento quantistico del CERN, aumentando la sensibilità e aggirando le incertezze sulle proprietà nucleari.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG
Vedi altri progetti per questo bandoMeccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
75794 Paris
Francia