Το «αόρατο» άτομο ηλίου βοηθά τους επιστήμονες να επιβεβαιώσουν την κβαντική ηλεκτροδυναμική

Φυσικοί από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας ανέπτυξαν την πιο ευαίσθητη μέθοδο μέτρησης

δυναμική ενέργεια ενός ατόμου:μέσα σε ένα εκατοστό του δεκασιλιοστοστό του τζάουλ ή 10-35 J. Το χρησιμοποίησαν για να επιβεβαιώσουν την κβαντική ηλεκτροδυναμική (QED). Ας θυμηθούμε ότι αυτή είναι η θεωρία κβαντικού πεδίου των ηλεκτρομαγνητικών αλληλεπιδράσεων, καθώς και το πιο ανεπτυγμένο μέρος της θεωρίας κβαντικών πεδίων.

Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε αυτή την εβδομάδα στοΤο περιοδικό Science, βασίζεται στον ορισμό του χρώματος της ακτινοβολίας λέιζερ, στον οποίο το άτομο ηλίου είναι αόρατο. Όπως σημειώνουν οι συγγραφείς της νέας εργασίας, το πείραμα είναι μια ανεξάρτητη επιβεβαίωση προηγούμενων μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής. Μεταξύ αυτών είναι η μέτρηση των μεταβάσεων από τη μια ενεργειακή κατάσταση ενός ατόμου σε μια άλλη.

«Αυτή η αορατότητα είναι μόνο γιαένα συγκεκριμένο άτομο και ένα συγκεκριμένο χρώμα φωτός. Επομένως, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φτιάξει τον μανδύα αορατότητας που χρησιμοποίησε ο Χάρι Πότερ για να εξερευνήσει τις σκοτεινές γωνιές του Χόγκουαρτς, εξηγεί ο Μπράις Χένσον, κύριος συγγραφέας του νέου έργου, στην Ερευνητική Σχολή Φυσικής του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας. «Αλλά καταφέραμε να εξερευνήσουμε μερικούς από τους «πίσω δρόμους» της θεωρίας QED».

Με λέιζερ εξαιρετικά υψηλής ανάλυσηςκαι άτομα που ψύχθηκαν στα 80 δισεκατομμυριοστά του βαθμού πάνω από το απόλυτο μηδέν (80 νανοκελβίνες), οι επιστήμονες πέτυχαν ευαισθησία στις μετρήσεις ενέργειας, η οποία ήταν 5 τάξεις μεγέθους μικρότερη από την ενέργεια των ατόμων, περίπου 10-35 J.

«Είναι τόσο μικρό που δεν μπορώ να σκεφτώ ένα φαινόμενο με το οποίο θα μπορούσε να συγκριθεί», πρόσθεσε ο συγγραφέας της μελέτης.

Χάρη σε αυτές τις μετρήσεις, οι επιστήμονες μπόρεσαν να συμπεράνουνπολύ ακριβείς τιμές του αόρατου χρώματος του ηλίου. Για να συγκρίνουν τα αποτελέσματά τους με τη θεωρητική πρόβλεψη για το QED, στράφηκαν στον καθηγητή Li-Yang Tang από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στο Wuhan και τον καθηγητή Gordon Drake από το Πανεπιστήμιο του Windsor στον Καναδά. Ως αποτέλεσμα, οι επιστήμονες πέτυχαν ότι η θεωρητική τιμή ήταν ελαφρώς χαμηλότερη από την πειραματική και επίσης 1,7 φορές υψηλότερη από το πειραματικό σφάλμα.

Διαβάστε περισσότερα:

Υπάρχει ένας άλλος «πλανήτης» μέσα στη Γη: πώς έσωσε την εκκολαπτόμενη ζωή

Νέα μελέτη διαψεύδει τη θεωρία μεταφοράς φωτεινής ενέργειας

Οι επιστήμονες πρόσθεσαν πυρίτιο σε έναν κβαντικό υπολογιστή: οι υπολογισμοί έγιναν ρεκόρ ακριβείς