Testing the Pauli Exclusion Principle across the Periodic Table with the VIP-3 Experiment.

MCDF PEP VIP-3

Journal

Entropy (Basel, Switzerland)
ISSN: 1099-4300
Titre abrégé: Entropy (Basel)
Pays: Switzerland
ID NLM: 101243874

Informations de publication

Date de publication:
02 Sep 2024
Historique:
received: 17 07 2024
revised: 27 08 2024
accepted: 29 08 2024
medline: 27 9 2024
pubmed: 27 9 2024
entrez: 27 9 2024
Statut: epublish

Résumé

The Pauli exclusion principle (PEP), a cornerstone of quantum mechanics and whole science, states that in a system, two fermions can not simultaneously occupy the same quantum state. Several experimental tests have been performed to place increasingly stringent bounds on the validity of PEP. Among these, the series of VIP experiments, performed at the Gran Sasso Underground National Laboratory of INFN, is searching for PEP-violating atomic X-ray transitions in copper. In this paper, the upgraded VIP-3 setup is described, designed to extend these investigations to higher-Z elements such as zirconium, silver, palladium, and tin. We detail the enhanced design of this setup, including the implementation of cutting-edge, 1 mm thick, silicon drift detectors, which significantly improve the measurement sensitivity at higher energies. Additionally, we present calculations of expected PEP-violating energy shifts in the characteristic lines of these elements, performed using the multi-configurational Dirac-Fock method from first principles. The VIP-3 realization will contribute to ongoing research into PEP violation for different elements, offering new insights and directions for future studies.

Identifiants

pubmed: 39330085
pii: e26090752
doi: 10.3390/e26090752
pii:
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

Subventions

Organisme : John Templeton Foundation
ID : 6209
Organisme : 2020 FET project TEQ
ID : 66900
Organisme : Foundational Questions Institute
ID : FQXi-RFP-CPW-2008, FQXi-MGB-2011
Organisme : FWF Austrian Science Fund
ID : 25529-N20, P 30635-N36, W1252-N27

Auteurs

Simone Manti (S)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Massimiliano Bazzi (M)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Nicola Bortolotti (N)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Centro Ricerche Enrico Fermi, Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "Enrico Fermi", Via Panisperna 89a, I-00184 Rome, Italy.

Cesidio Capoccia (C)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Michael Cargnelli (M)

Stefan-Meyer-Institute for Subatomic Physics, Austrian Academy of Science, Kegelgasse 27, 1030 Vienna, Austria.

Alberto Clozza (A)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Luca De Paolis (L)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Carlo Fiorini (C)

Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria and INFN Sezione di Milano, Politecnico di Milano, I-20133 Milano, Italy.

Carlo Guaraldo (C)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Mihail Iliescu (M)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Matthias Laubenstein (M)

Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via G. Acitelli 22, I-67100 L'Aquila, Italy.

Johann Marton (J)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Stefan-Meyer-Institute for Subatomic Physics, Austrian Academy of Science, Kegelgasse 27, 1030 Vienna, Austria.

Fabrizio Napolitano (F)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Kristian Piscicchia (K)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Centro Ricerche Enrico Fermi, Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche "Enrico Fermi", Via Panisperna 89a, I-00184 Rome, Italy.

Alessio Porcelli (A)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Alessandro Scordo (A)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Francesco Sgaramella (F)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Diana Laura Sirghi (DL)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Institutul National Pentru Fizica si Inginerie Nucleara Horia Hulubei (IFIN-HH), Str. Atomistilor No. 407, P.O. Box MG-6, RO-077125 Magurele, Romania.

Florin Sirghi (F)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Institutul National Pentru Fizica si Inginerie Nucleara Horia Hulubei (IFIN-HH), Str. Atomistilor No. 407, P.O. Box MG-6, RO-077125 Magurele, Romania.

Oton Vazquez Doce (OV)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.

Johann Zmeskal (J)

Stefan-Meyer-Institute for Subatomic Physics, Austrian Academy of Science, Kegelgasse 27, 1030 Vienna, Austria.

Catalina Curceanu (C)

Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Via E. Fermi 54, I-00044 Rome, Italy.
Institutul National Pentru Fizica si Inginerie Nucleara Horia Hulubei (IFIN-HH), Str. Atomistilor No. 407, P.O. Box MG-6, RO-077125 Magurele, Romania.

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