Max Planck Institute for Nuclear Physics -instituutin tutkijat käyttivät erityisesti g-tekijän mittaamiseen
Kuten varautunut hiukkanen, jolla on spin, jokainen elektronisillä on magneettinen momentti, tutkijat selittävät. Hän, kuten kompassin neula, on suunnattu magneettikenttään. Tämän magneettisen momentin voimakkuus määräytyy g-tekijän mukaan. Tämän parametrin kvantitatiivinen arvio vapaalle elektronille ennustetaan poikkeuksellisella tarkkuudella kvanttielektrodynamiikassa.
Elektronin magneettinen momentti muuttuu hetise lakkaa olemasta "vapaa" hiukkanen, joka on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, esimerkiksi atomiytimen kanssa. Vuorovaikutuksen aikana tapahtuvat pienet muutokset g-tekijässä voidaan laskea kvanttielektrodynamiikan perusteella. Kokeen tulokset vahvistivat teoreettiset laskelmat.
Kokeen kaava. Lähde: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
Fyysikot käyttivät työssään kahta isotooppianeon: atomit, joissa on 12 ja 10 neutronia. Aikaisempien kokeiden rajoitukset liittyivät magneettikentän vaihteluihin: ulkoisen magneettikentän erilaiset vaikutukset eri atomeihin johtavat mittaustarkkuuden heikkenemiseen.
Voit kiertää tämän rajoituksen uudessa työssätutkijat asettivat kaksi atomia samanaikaisesti samaan magneettikenttään kytketyssä liikkeessä. Tällaisella liikkeellä kaksi ionia pyörii aina toisiaan vasten yhteistä ympyrärataa, jonka säde on vain 200 μm. Tämän vaikutuksen ansiosta tutkijat pystyivät määrittämään eron molempien isotooppien g-tekijöissä ennätystarkkuudella, jopa 13 numeroa. Tämä on 100 kertaa korkeampi kuin aikaisempien kokeiden laatu.
Olemme vahvistaneet, että elektroni todellakin on vuorovaikutuksessa atomiytimen kanssa fotonien vaihdon kautta, kuten kvanttielektrodynamiikka ennustaa.
Zoltan Harman, Max Planckin ydinfysiikan instituutin tutkija ja artikkelin toinen kirjoittaja
Fyysikot aikovat käyttää uutta menetelmää tulevassa tutkimuksessa. Esimerkiksi aineen ja antiaineen vertailut sekä useiden muiden standarditeorian perusvakioiden ultratarkka määrittäminen.
Lue lisää:
Kvanttisimulaattori osoitti elektronin jakautumisen osiin yksiulotteisessa avaruudessa
Fyysikot ovat luoneet atomilaserin, joka voi toimia ikuisesti
Kaksi planeettaa, jotka löytyivät lähellä maata ja jotka ovat hyvin samanlaisia kuin meidän