Lo studio di come gli atomi decadono radioattivamente ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo del modello standard, la nostra moderna comprensione dell'evoluzione del nostro universo dal Big Bang. Esperimenti che indagano su una forma di decadimento, dove un nucleo radioattivo emette una particella beta per diventare più stabile, hanno portato a idee rivoluzionarie che fanno parte del modello standard. Il risultato più sorprendente del decadimento beta è che la natura non è ambidestra, ma è "mancino". La manualità si riferisce allo spin di una particella beta; se pieghi le dita della mano sinistra per seguire la rotazione e il pollice punta lungo la direzione del movimento, la particella beta è mancina. Non sono mai state osservate particelle beta destrorse.

Gli scienziati hanno prodotto un campione puro di atomi, che decadde, e poi misurò lo spin delle particelle beta in modo più preciso di quanto non fosse stato fatto in passato. Non hanno trovato particelle destrorse, rafforzando l'affermazione che la natura è mancina e fornendo ai ricercatori una tecnica per ricerche migliorate di particelle destrorse e test di altri aspetti del modello standard.

Utilizzando laser e campi magnetici, i ricercatori sono ora in grado di sospendere nubi di atomi in un piccolo volume nello spazio e di polarizzarli con un'efficienza molto elevata. Queste tecniche forniscono una fonte ideale di atomi di breve durata, permettendo di misurare lo spin beta con grande precisione. Confrontando i valori osservati con la loro previsione del modello standard, tali misurazioni sono sensibili a un'ampia varietà di "nuova fisica" prevista dai potenziali successori del modello standard.

Lo studio di come gli atomi decadono radioattivamente ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo del modello standard, la nostra moderna comprensione delle forze e delle particelle fondamentali che governano il nostro universo. Uno dei modi in cui un nucleo decade, noto come decadimento beta, è causato dalla debole forza nucleare. In un sapore di questo processo, un protone nel nucleo diventa un neutrone con conseguente emissione di una particella beta (ora nota per essere un anti-elettrone) e di un neutrino. Gli esperimenti che studiano il decadimento beta hanno portato a una serie di idee rivoluzionarie che sono diventate le pietre miliari del modello standard. Forse il più sorprendente e illuminante di questi è venuto da un esperimento del 1957 che ha esaminato l'asimmetria dei beta emessi rispetto allo spin nucleare iniziale del cobalto-60 polarizzato:ha dimostrato il fatto sorprendente che la natura non è ambidestra, ma sembra piuttosto essere "mancino". La manualità si riferisce all'orientamento dello spin di una particella; se pieghi le dita della mano sinistra per seguire la rotazione e il pollice punta lungo la direzione del movimento, la particella è mancina. Non sono mai state osservate particelle destrorse (nel limite di massa zero), ma non c'è una ragione convincente per cui non dovrebbero esistere. Infatti, molte estensioni proposte al modello standard propongono particelle destrorse esistono e sono solo difficili da rilevare. La maggiore precisione delle misurazioni dell'asimmetria utilizzando tecniche moderne può migliorare le ricerche di particelle destrorse e testare altri aspetti fondamentali del modello standard.

Utilizzando l'impianto TRIUMF Neutral Atom Trap (TRINAT), una collaborazione della Texas A&M University, TRIUMF (Centro nazionale degli acceleratori di particelle del Canada), Università di Tel Aviv, e l'Università del Manitoba hanno combinato tecniche di intrappolamento magneto-ottico e pompaggio ottico per produrre una fonte ideale di atomi di potassio-37 di breve durata. La trappola magneto-ottica è estremamente selettiva, limitando solo l'isotopo di interesse. Fornisce una nuvola molto confinata e fredda di atomi altamente polarizzati che decadono da una trappola molto superficiale all'interno di una geometria eccezionalmente aperta. Ciò consente ai ricercatori di misurare il momento sia del rinculo che delle figlie beta emesse in un ambiente quasi privo di sfondo con effetti di diffusione beta minimi. Due telescopi beta, posto lungo l'asse di polarizzazione, osservare il numero di beta emessi paralleli e antiparalleli alla polarizzazione nucleare. La direzione della polarizzazione è facilmente invertibile cambiando semplicemente il segno della luce ottico-pompante polarizzata circolarmente. Questa è una situazione ideale per determinare la correlazione del beta con lo spin nucleare iniziale, questo è, il parametro di asimmetria beta.

L'asimmetria osservata nei rivelatori beta determina il parametro di asimmetria beta per il potassio-37 entro lo 0,3 percento del suo valore. Questa è la migliore accuratezza relativa di qualsiasi misura di beta-asimmetria in un nucleo o nel neutrone, ed è in accordo con la previsione del modello standard. Questo esperimento ha aumentato la sensibilità alla nuova fisica rispetto ad altre ricerche nucleari. Migliora la determinazione del parametro di forza che cambia il sapore del quark per questo nucleo di un fattore 4. I ricercatori hanno identificato modi per migliorare la precisione a meglio di una parte per mille, a quel punto il risultato sarà complementare alle ricerche di nuova fisica in strutture su larga scala come il Large Hadron Collider. Oltre a migliorare la misurazione del parametro di asimmetria beta, i ricercatori utilizzeranno TRINAT per misurare altri parametri di correlazione polarizzati e non polarizzati.