Momento magnético electrónico medido con precisión récord

Físicos de la Universidad Northwestern de Illinois han determinado el valor del momento magnético del electrón con

exactitud del registro.La medición, con una incertidumbre de 0,13 partes por billón, reduce la incertidumbre en un factor de 2,2 en comparación con el récord anterior, alcanzado en 2008. La alta precisión de las mediciones ayudará a ampliar el modelo estándar de física de partículas.

Los investigadores desarrollaron una configuración en la queun electrón se mantiene en una trampa de Penning en un campo magnético constante de 5 Tesla. La partícula elemental se enfrió a una temperatura en la que se cuantifica el movimiento ciclotrón del electrón dentro del dispositivo.

Para medir momento magnético, frecuenciarotación del electrón y la frecuencia del ciclotrón, los físicos observaron los "saltos cuánticos" del electrón entre los niveles de energía más bajos. Al mismo tiempo, utilizaron un pequeño gradiente de campo magnético para realizar observaciones cuánticas no destructivas, sin cambiar la incertidumbre de un sistema cuántico durante el experimento.

Esquema de la configuración experimental: sistema de enfriamiento (a) y electrodo de trampa Penning (b), así como el principio de medición (c). Imagen: X. Fan et al., Physical Review Letters

Los investigadores lograron precisión récordlograrse debido a las propiedades de la instalación. El sistema propuesto de enfriamiento y captura de electrones aumenta la estabilidad y uniformidad del campo magnético. Además, los científicos utilizaron un diseño mejorado del resonador de captura, que puede controlar con precisión el movimiento axial de un electrón y suprimir enérgicamente las transiciones de emisión espontánea entre los niveles cuánticos de una partícula elemental.

Los físicos señalan que el modelo estándar de la físicarequiere aclaraciones y adiciones. Las mediciones precisas de partículas elementales y la comparación de los resultados obtenidos con cálculos teóricos ayudarán a encontrar los componentes faltantes de este modelo.

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En la portada: ilustración artística de la medida del momento magnético de un electrón. Imagen: Carin Cain, Sociedad Estadounidense de Física