Vědci z Max Planck Institute for Nuclear Physics použili speciálně k měření g-faktoru
Jako nabitá částice se spinem, každý elektronmá magnetický moment, vysvětlují vědci. Ten je jako střelka kompasu orientován v magnetickém poli. Síla tohoto magnetického momentu je určena faktorem g. Kvantitativní odhad tohoto parametru pro volný elektron předpovídá s mimořádnou přesností kvantová elektrodynamika.
Magnetický moment elektronu se změní, jakmilepřestává být „volnou“ částicí, vstupuje do interakcí s prostředím, např. s atomovým jádrem. Drobné změny v g-faktoru, ke kterým dochází během interakce, lze vypočítat na základě kvantové elektrodynamiky. Výsledky experimentu potvrdily teoretické výpočty.
Schéma experimentu. Zdroj: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
Fyzici při své práci použili dva izotopyneon: atomy s 12 a 10 neutrony. Omezení předchozích experimentů byla spojena s kolísáním magnetického pole: různé účinky vnějšího magnetického pole na různé atomy vedly ke snížení přesnosti měření.
Abychom toto omezení obešli, v novém dílevýzkumníci umístili dva atomy současně do stejného magnetického pole ve spřaženém pohybu. Při takovém pohybu rotují vždy dva ionty proti sobě po společné kruhové trajektorii o poloměru pouhých 200 μm. Díky tomuto efektu byli vědci schopni určit rozdíl v g-faktorech obou izotopů s rekordní přesností až 13 číslic. To je 100krát vyšší než kvalita předchozích experimentů.
Potvrdili jsme, že elektron skutečně interaguje s atomovým jádrem prostřednictvím výměny fotonů, jak předpovídá kvantová elektrodynamika.
Zoltan Harman, výzkumník z Institutu Maxe Plancka pro jadernou fyziku a spoluautor článku
Fyzici plánují použít novou metodu pro budoucí výzkum. Například srovnání hmoty a antihmoty, stejně jako ultrapřesné určení řady dalších základních konstant standardní teorie.
Přečtěte si více:
Kvantový simulátor ukázal rozdělení elektronu na části v jednorozměrném prostoru
Fyzici vytvořili atomový laser, který může fungovat navždy
Dvě planety nalezené nedaleko Země, které jsou velmi podobné té naší