„Невидимият“ хелиев атом помага на учените да потвърдят квантовата електродинамика

Физиците от Австралийския национален университет са разработили най-чувствителния метод за измерване

потенциална енергия на атом:в рамките на една стотна от децилионна от джаул, или 10-35 J. Те го използваха, за да потвърдят квантовата електродинамика (QED). Нека припомним, че това е квантовата полева теория на електромагнитните взаимодействия, както и най-развитата част от квантовата теория на полето.

Проучване, публикувано тази седмица вСписание Science, се основава на дефиницията за цвета на лазерното лъчение, в което хелиевият атом е невидим. Както отбелязват авторите на новата работа, експериментът е независимо потвърждение на предишни методи, използвани за тестване на квантовата електродинамика. Сред тях е измерването на преходите от едно енергийно състояние на атом в друго.

„Тази невидимост е само заопределен атом и определен цвят на светлината. Следователно не може да се използва за направата на наметало-невидимка, което Хари Потър използва, за да изследва тъмните ъгли на Хогуортс, обяснява Брайс Хенсън, водещ автор на новата работа, в Изследователската школа по физика на Австралийския национален университет. „Но успяхме да проучим някои от „задните улици“ на теорията на QED.“

С лазер с изключително висока разделителна способности атоми, охладени до 80 милиардни от градуса над абсолютната нула (80 нанокелвина), учените са постигнали чувствителност при измерване на енергия, която е с 5 порядъка по-малка от енергията на атомите, около 10-35 J.

„Това е толкова малко, че не мога да се сетя за нито един феномен, с който да се сравнява“, добави авторът на изследването.

Благодарение на тези измервания учените успяха да направят заключениемного точни стойности на невидимия цвят на хелия. За да сравнят резултатите си с теоретичната прогноза за QED, те се обърнаха към професор Ли-Янг Танг от Китайската академия на науките в Ухан и професор Гордън Дрейк от Университета на Уиндзор в Канада. В резултат на това учените постигнаха, че теоретичната стойност е само малко по-ниска от експерименталната, а също и 1,7 пъти по-висока от експерименталната грешка.

Прочетете още:

Има друга „планета“ вътре в Земята: как тя спаси зараждащия се живот

Ново изследване опровергава теорията за пренос на светлинна енергия

Учените добавиха силиций към квантов компютър: изчисленията станаха рекордно точни