Fizycy z Northwestern University w Illinois wyznaczyli wartość momentu magnetycznego elektronu za pomocą
Naukowcy opracowali układ, w którym pojedynczy elektron jest uwięziony w pułapce Penninga w stałym polu magnetycznym 5 T. Cząstka elementarna została schłodzona do temperatury, w której ruch cyklotronowy elektronu wewnątrz urządzenia jest skwantowany.
Do pomiaru momentu magnetycznego, częstotliwościrotacji elektronu i częstotliwości cyklotronu, fizycy zaobserwowali „skoki kwantowe” elektronu pomiędzy najniższymi poziomami energii. Jednocześnie wykorzystali niewielki gradient pola magnetycznego do prowadzenia kwantowych nieniszczących obserwacji - aby nie zmieniać niepewności układu kwantowego podczas eksperymentu.
Schemat układu doświadczalnego - układ chłodzenia (a) i elektroda pułapki Penninga (b) oraz zasada pomiaru (c). Zdjęcie: X. Fan i in., Physical Review Letters
Naukowcom udało się osiągnąć rekordową dokładnośćmożna osiągnąć dzięki właściwościom instalacji. Zaproponowany układ chłodzenia i wychwytywania elektronów zwiększa stabilność i jednorodność pola magnetycznego. Ponadto naukowcy wykorzystali udoskonaloną konstrukcję rezonatora pułapkowego, który może dokładnie kontrolować ruch osiowy elektronu i silnie tłumić spontaniczne przejścia emisji między poziomami kwantowymi cząstki elementarnej.
Fizycy zwracają uwagę, że standardowy model fizykiwymaga wyjaśnień i uzupełnień. Dokładne pomiary cząstek elementarnych i porównanie uzyskanych wyników z obliczeniami teoretycznymi pomogą znaleźć brakujące elementy tego modelu.
Czytaj więcej:
Ziemia w Chinach odwiercona na rekordową głębokość
Tu nie chodzi o Ziemię: naukowcy wyjaśnili, dlaczego Układ Słoneczny jest najrzadszy
200-letnia zagadka biologii w końcu rozwiązana
Na okładce: plastyczna ilustracja pomiaru momentu magnetycznego elektronu. Zdjęcie: Carin Cain, Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne