Gli scienziati dell'Istituto Max Planck di fisica nucleare hanno utilizzato appositamente il fattore g
Come una particella carica con spin, ogni elettroneha un momento magnetico, spiegano gli scienziati. Lui, come l'ago di una bussola, è orientato in un campo magnetico. La forza di questo momento magnetico è determinata dal fattore g. Una stima quantitativa di questo parametro per un elettrone libero è prevista con straordinaria accuratezza dall'elettrodinamica quantistica.
Il momento magnetico di un elettrone cambia non appenacessa di essere una particella "libera", entrando in interazioni con l'ambiente, ad esempio con il nucleo atomico. I piccoli cambiamenti nel fattore g che si verificano durante l'interazione possono essere calcolati sulla base dell'elettrodinamica quantistica. I risultati dell'esperimento hanno confermato i calcoli teorici.
Schema dell'esperimento. Fonte: Max Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
Nel loro lavoro, i fisici hanno utilizzato due isotopineon: atomi con 12 e 10 neutroni. I limiti degli esperimenti precedenti erano associati alle fluttuazioni del campo magnetico: diversi effetti di un campo magnetico esterno su atomi diversi portano a una diminuzione dell'accuratezza della misurazione.
Per aggirare questa limitazione, nel nuovo lavoroi ricercatori hanno posizionato due atomi contemporaneamente nello stesso campo magnetico in movimento accoppiato. Con un tale movimento, due ioni ruotano sempre l'uno contro l'altro lungo una traiettoria circolare comune con un raggio di soli 200 μm. Grazie a questo effetto, i ricercatori sono stati in grado di determinare la differenza nei fattori g di entrambi gli isotopi con una precisione record fino a 13 cifre. Questo è 100 volte superiore alla qualità degli esperimenti precedenti.
Abbiamo confermato che l'elettrone interagisce effettivamente con il nucleo atomico attraverso lo scambio di fotoni, come previsto dall'elettrodinamica quantistica.
Zoltan Harman, ricercatore presso il Max Planck Institute for Nuclear Physics e coautore dell'articolo
I fisici prevedono di utilizzare il nuovo metodo per la ricerca futura. Ad esempio, confronti di materia e antimateria, nonché determinazione ultra precisa di un certo numero di altre costanti fondamentali della teoria standard.
Leggi di più:
Il simulatore quantistico ha mostrato la divisione di un elettrone in parti nello spazio unidimensionale
I fisici hanno creato un laser atomico che può funzionare per sempre
Due pianeti trovati non lontano dalla Terra che sono molto simili al nostro