'Onzichtbaar' heliumatoom helpt wetenschappers kwantumelektrodynamica te bevestigen

Natuurkundigen van de Australian National University hebben de meest gevoelige meetmethode ontwikkeld

potentiële energie van een atoom:binnen een honderdste van een deciljoenste van een joule, oftewel 10-35 J. Ze gebruikten het om de kwantumelektrodynamica (QED) te bevestigen. Laten we niet vergeten dat dit de kwantumveldentheorie van elektromagnetische interacties is, evenals het meest ontwikkelde deel van de kwantumveldentheorie.

Een studie die deze week is gepubliceerd inScience magazine, is gebaseerd op de definitie van de kleur van laserstraling, waarbij het heliumatoom onzichtbaar is. Zoals de auteurs van het nieuwe werk opmerken, is het experiment een onafhankelijke bevestiging van eerdere methoden die zijn gebruikt om kwantumelektrodynamica te testen. Onder hen is het meten van overgangen van de ene energietoestand van een atoom naar de andere.

"Deze onzichtbaarheid is alleen vooreen bepaald atoom en een bepaalde kleur licht. Daarom kan het niet worden gebruikt om de onzichtbaarheidsmantel te maken die Harry Potter gebruikte om de donkere hoeken van Zweinstein te verkennen, legt Bryce Henson, hoofdauteur van het nieuwe werk, uit aan de Australian National University Research School of Physics. "Maar we zijn erin geslaagd om enkele van de 'achterstraten' van de QED-theorie te verkennen."

Met een laser met extreem hoge resolutieen atomen afgekoeld tot 80 miljardste van een graad boven het absolute nulpunt (80 nanokelvin), hebben wetenschappers een gevoeligheid bereikt in energiemetingen, die 5 ordes van grootte minder was dan de energie van atomen, ongeveer 10-35 J.

"Dit is zo klein dat ik geen enkel fenomeen kan bedenken waarmee het zou kunnen worden vergeleken", voegde de auteur van de studie eraan toe.

Dankzij deze metingen konden wetenschappers afleiden:zeer nauwkeurige waarden van de onzichtbare kleur van helium. Om hun resultaten te vergelijken met de theoretische voorspelling voor QED, wendden ze zich tot professor Li-Yang Tang van de Chinese Academie van Wetenschappen in Wuhan en professor Gordon Drake van de Universiteit van Windsor in Canada. Als resultaat bereikten wetenschappers dat de theoretische waarde slechts iets lager was dan de experimentele, en ook 1,7 keer hoger dan de experimentele fout.

Lees verder:

Er is nog een "planeet" in de aarde: hoe deze het leven in de dop heeft gered

Nieuwe studie weerlegt theorie over overdracht van lichtenergie

Wetenschappers voegden silicium toe aan kwantumcomputer: berekeningen werden recordbrekend nauwkeurig