El estudio de cómo los átomos se desintegran radiactivamente ha jugado un papel fundamental en el desarrollo del modelo estándar, nuestra comprensión moderna de la evolución de nuestro universo desde el Big Bang. Experimentos que investigan una forma de descomposición, donde un núcleo radiactivo emite una partícula beta para volverse más estable, han dado lugar a ideas revolucionarias que forman parte del modelo estándar. El resultado más sorprendente de la desintegración beta es que la naturaleza no es ambidiestra, pero es "zurdo". La mano se refiere al giro de una partícula beta; si dobla los dedos de su mano izquierda para seguir el giro y su pulgar apunta a lo largo de la dirección del movimiento, la partícula beta es zurda. Nunca se han observado partículas beta diestras.

Los científicos produjeron una muestra pura de átomos, que decayó, y luego midió con mayor precisión el giro de la partícula beta que en el pasado. No encontraron partículas diestras, reforzando la afirmación de que la naturaleza es zurda y proporcionando a los investigadores una técnica para mejorar la búsqueda de partículas diestras, así como pruebas de otros aspectos del modelo estándar.

Usando láseres y campos magnéticos, los investigadores ahora pueden suspender nubes de átomos en un pequeño volumen en el espacio y polarizarlas con una eficiencia muy alta. Estas técnicas proporcionan una fuente ideal de átomos de vida corta, permitiendo medir el giro beta con gran precisión. Al comparar los valores observados con su modelo de predicción estándar, tales mediciones son sensibles a una amplia variedad de "nueva física" predicha por los posibles sucesores del modelo estándar.

El estudio de cómo los átomos se desintegran radiactivamente ha jugado un papel fundamental en el desarrollo del modelo estándar, nuestra comprensión moderna de las fuerzas y partículas fundamentales que gobiernan nuestro universo. Una de las formas en que se desintegra un núcleo, conocido como desintegración beta, es causado por la fuerza nuclear débil. En un sabor de este proceso, un protón en el núcleo se convierte en un neutrón que da como resultado una partícula beta (ahora conocida por ser un anti-electrón) y se emite un neutrino. Los experimentos que investigan la desintegración beta han dado lugar a una serie de ideas revolucionarias que se han convertido en piedras angulares del modelo estándar. Quizás el más sorprendente y esclarecedor provino de un experimento de 1957 que analizó la asimetría de las betas emitidas con respecto al giro nuclear inicial del cobalto-60 polarizado:demostró el hecho sorprendente de que la naturaleza no es ambidiestra, sino que parece ser "zurdo". La mano se refiere a la orientación del giro de una partícula; si dobla los dedos de su mano izquierda para seguir el giro y su pulgar apunta a lo largo de la dirección del movimiento, la partícula es zurda. Nunca se han observado partículas diestras (en el límite de masa cero), pero no hay ninguna razón de peso para que no existan. De hecho, Muchas extensiones propuestas al modelo estándar proponen que existen partículas diestras y que son difíciles de detectar. La precisión mejorada de las mediciones de asimetría utilizando técnicas modernas puede mejorar las búsquedas de partículas diestras, así como probar otros aspectos fundamentales del modelo estándar.

Usando la función TRIUMF Neutral Atom Trap (TRINAT), una colaboración de la Universidad de Texas A&M, TRIUMF (centro nacional de aceleración de partículas de Canadá), Universidad de Tel Aviv, y la Universidad de Manitoba combinaron técnicas de atrapamiento magnetoóptico y bombeo óptico para producir una fuente ideal de átomos de potasio 37 de vida corta. La trampa magneto-óptica es extremadamente selectiva, solo confinando el isótopo de interés. Proporciona una nube muy confinada y fría de átomos altamente polarizados que se desintegran desde una trampa muy poco profunda dentro de una geometría excepcionalmente abierta. Esto permite a los investigadores medir los momentos tanto del retroceso como de las hijas beta emitidas en un entorno casi sin fondo con efectos mínimos de dispersión beta. Dos telescopios beta, colocado a lo largo del eje de polarización, observe el número de beta emitidas paralelas y antiparalelas a la polarización nuclear. La dirección de la polarización se invierte fácilmente simplemente cambiando el signo de la luz de bombeo óptico polarizada circularmente. Esta es una situación ideal para determinar la correlación de la beta con el espín nuclear inicial, es decir, el parámetro de asimetría beta.

La asimetría observada en los detectores beta determina el parámetro de asimetría beta para el potasio-37 dentro del 0.3 por ciento de su valor. Esta es la mejor precisión relativa de cualquier medición de asimetría beta en un núcleo o neutrón, y está de acuerdo con la predicción del modelo estándar. Este experimento ha aumentado la sensibilidad a la nueva física en comparación con otras búsquedas nucleares. Mejora la determinación del parámetro de fuerza que cambia el sabor del quark para este núcleo en un factor de 4. Los investigadores han identificado formas de mejorar la precisión a mejor que una parte por mil, momento en el que el resultado será complementario a las búsquedas de nueva física en instalaciones a gran escala como el Gran Colisionador de Hadrones. Además de mejorar la medición del parámetro de asimetría beta, Los investigadores utilizarán TRINAT para medir otros parámetros de correlación polarizados y no polarizados.