Znanstvenici s Instituta Max Planck za nuklearnu fiziku koristili su se posebno za mjerenje g-faktora
Poput nabijene čestice sa spinom, svaki elektronima magnetski moment, objašnjavaju znanstvenici. On je, poput igle kompasa, orijentiran u magnetskom polju. Jačina ovog magnetskog momenta određena je g faktorom. Kvantna elektrodinamika predviđa kvantitativnu procjenu ovog parametra za slobodni elektron s izuzetnom točnošću.
Magnetski moment elektrona se mijenja čim seprestaje biti "slobodna" čestica, ulazeći u interakcije s okolinom, na primjer, s atomskom jezgrom. Male promjene u g-faktoru koje se javljaju tijekom interakcije mogu se izračunati na temelju kvantne elektrodinamike. Rezultati eksperimenta potvrdili su teorijske proračune.
Shema eksperimenta. Izvor: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
U svom radu fizičari su koristili dva izotopaneon: atomi s 12 i 10 neutrona. Ograničenja prethodnih eksperimenata bila su povezana s fluktuacijama magnetskog polja: različiti učinci vanjskog magnetskog polja na različite atome dovode do smanjenja točnosti mjerenja.
Da biste zaobišli ovo ograničenje, u novom raduznanstvenici su smjestili dva atoma istovremeno u isto magnetsko polje u spregnutom kretanju. Kod takvog gibanja dva se iona uvijek rotiraju jedan naspram drugog duž zajedničke kružne putanje polumjera od samo 200 μm. Zahvaljujući ovom učinku, istraživači su uspjeli utvrditi razliku u g-faktorima oba izotopa s rekordnom točnošću do 13 znamenki. To je 100 puta više od kvalitete prethodnih eksperimenata.
Potvrdili smo da elektron doista stupa u interakciju s atomskom jezgrom kroz razmjenu fotona, kako predviđa kvantna elektrodinamika.
Zoltan Harman, istraživač na Max Planck Institutu za nuklearnu fiziku i koautor rada
Fizičari planiraju koristiti novu metodu za buduća istraživanja. Na primjer, usporedbe materije i antimaterije, kao i ultra-precizno određivanje niza drugih temeljnih konstanti standardne teorije.
Čitaj više:
Kvantni simulator pokazao je podjelu elektrona na dijelove u jednodimenzionalnom prostoru
Fizičari su stvorili atomski laser koji može raditi zauvijek
Dva planeta pronađena nedaleko od Zemlje koja su vrlo slična našem