L'atomo di elio "invisibile" aiuta gli scienziati a confermare l'elettrodinamica quantistica

I fisici dell'Università Nazionale Australiana hanno sviluppato il metodo di misurazione più sensibile

energia potenziale di un atomo:entro un centesimo di decilionesimo di joule, o 10-35 J. L'hanno usato per confermare l'elettrodinamica quantistica (QED). Ricordiamo che questa è la teoria quantistica dei campi delle interazioni elettromagnetiche, nonché la parte più sviluppata della teoria quantistica dei campi.

Uno studio pubblicato questa settimana suLa rivista Science, si basa sulla definizione del colore della radiazione laser, in cui l'atomo di elio è invisibile. Come notano gli autori del nuovo lavoro, l'esperimento è una conferma indipendente dei metodi precedenti utilizzati per testare l'elettrodinamica quantistica. Tra questi c'è la misurazione delle transizioni da uno stato energetico di un atomo all'altro.

"Questa invisibilità è solo perun particolare atomo e un particolare colore di luce. Pertanto, non può essere utilizzato per realizzare il mantello dell'invisibilità che Harry Potter ha usato per esplorare gli angoli oscuri di Hogwarts, spiega Bryce Henson, autore principale del nuovo lavoro, presso la Australian National University Research School of Physics. "Ma siamo riusciti a esplorare alcune delle "vie secondarie" della teoria QED".

Con un laser ad altissima risoluzionee gli atomi si sono raffreddati a 80 miliardesimi di grado sopra lo zero assoluto (80 nanokelvin), gli scienziati hanno raggiunto una sensibilità nelle misurazioni dell'energia, che era di 5 ordini di grandezza inferiore all'energia degli atomi, circa 10-35 J.

"Questo è così piccolo che non riesco a pensare a un singolo fenomeno con cui possa essere confrontato", ha aggiunto l'autore dello studio.

Grazie a queste misurazioni, gli scienziati sono stati in grado di dedurrevalori molto accurati del colore invisibile dell'elio. Per confrontare i loro risultati con la previsione teorica per la QED, si sono rivolti al professor Li-Yang Tang dell'Accademia cinese delle scienze di Wuhan e al professor Gordon Drake dell'Università di Windsor in Canada. Di conseguenza, gli scienziati hanno ottenuto che il valore teorico era solo leggermente inferiore a quello sperimentale e anche 1,7 volte superiore all'errore sperimentale.

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