La violazione della parità è una proprietà fondamentale dell'universo che è stata osservata in una varietà di esperimenti, ma mai nelle molecole. Ciò è dovuto al fatto che le molecole sono molto più piccole degli atomi e gli effetti della violazione della parità sono molto più deboli a livello molecolare. Tuttavia, i recenti progressi nelle tecniche sperimentali hanno reso possibile misurare la violazione della parità nelle molecole con una sensibilità senza precedenti. Ciò ha portato a un rinnovato interesse in questo campo, e ora c’è un numero crescente di prove che suggeriscono che la violazione della parità può effettivamente essere osservabile nelle molecole.

Violazione della parità e forza nucleare debole

La violazione della parità è una violazione del principio di simmetria noto come parità. La parità è la proprietà di un sistema che rimane invariato quando le sue coordinate spaziali vengono invertite. In altre parole, un sistema è invariante di parità se appare identico se osservato allo specchio.

La forza nucleare debole è l’unica delle quattro forze fondamentali della natura che viola la parità. Ciò significa che la forza nucleare debole può distinguere tra sinistra e destra e può far ruotare le particelle nella direzione preferita.

Violazione della parità in atomi e molecole

La violazione della parità è stata osservata in una varietà di esperimenti che coinvolgono gli atomi. Il più famoso di questi esperimenti è l'esperimento Wu, eseguito nel 1957. In questo esperimento, un fascio di atomi di cobalto-60 polarizzati veniva fatto passare attraverso un foglio di ferro magnetizzato. Gli atomi venivano quindi rilevati da una serie di contatori posizionati su entrambi i lati della lamina. I risultati dell'esperimento hanno mostrato che gli atomi avevano maggiori probabilità di essere dispersi nella direzione del campo magnetico che nella direzione opposta. Questa è stata una chiara violazione della parità e ha fornito una prova evidente dell’esistenza della forza nucleare debole.

La violazione della parità è stata osservata anche in alcuni esperimenti che coinvolgono molecole. Tuttavia, questi esperimenti sono stati molto meno precisi degli esperimenti sugli atomi. Ciò è dovuto al fatto che le molecole sono molto più piccole degli atomi e gli effetti della violazione della parità sono molto più deboli a livello molecolare.

Recenti progressi nelle tecniche sperimentali

I recenti progressi nelle tecniche sperimentali hanno reso possibile misurare la violazione della parità nelle molecole con una sensibilità senza precedenti. Una di queste tecniche è chiamata selettività di spin indotta da chirale (CISS). Il CISS è una tecnica che utilizza una molecola chirale per indurre una polarizzazione di spin in un fascio di atomi o molecole. Questa polarizzazione dello spin può quindi essere rilevata da una serie di contatori posizionati su entrambi i lati della molecola chirale.

Un'altra tecnica utilizzata per misurare la violazione della parità nelle molecole è chiamata fluorescenza indotta da laser (LIF). LIF è una tecnica che utilizza un laser per eccitare una molecola a un livello energetico più elevato. La molecola emette quindi un fotone mentre ritorna a un livello energetico inferiore. La polarizzazione di questo fotone può essere utilizzata per determinare la polarizzazione di spin della molecola.

Prove di violazione della parità nelle molecole

Oggi vi è un crescente numero di prove che suggeriscono che la violazione della parità può effettivamente essere osservabile nelle molecole. Questa prova proviene da una varietà di esperimenti, inclusi esperimenti che utilizzano CISS e LIF.

Uno degli esperimenti più convincenti è stato eseguito da un team di ricercatori dell'Università di Chicago nel 2012. In questo esperimento, i ricercatori hanno utilizzato il CISS per misurare la violazione della parità in un fascio di molecole di formaldeide. I risultati dell'esperimento hanno mostrato che le molecole avevano maggiori probabilità di essere disperse nella direzione del campo magnetico che nella direzione opposta. Questa era una chiara violazione della parità e forniva una prova evidente dell'esistenza della forza nucleare debole nelle molecole.

Conclusione

I recenti progressi nelle tecniche sperimentali hanno reso possibile misurare la violazione della parità nelle molecole con una sensibilità senza precedenti. Ciò ha portato a un rinnovato interesse in questo campo, e ora c’è un numero crescente di prove che suggeriscono che la violazione della parità può effettivamente essere osservabile nelle molecole. Se ciò fosse confermato, avrà un profondo impatto sulla nostra comprensione delle forze fondamentali della natura.