Физичари мере квантне електродинамичке ефекте са невиђеном тачношћу

Научници са Института Макс Планк за нуклеарну физику користили су специјално за мерење г-фактора

дизајнирана Пенингова замка за складиштењепојединачни јони у јаком магнетном пољу од 4 Тесла у скоро савршеном вакууму. Као резултат експеримента, физичари су успели да израчунају промену ове особине са тачношћу до 13 цифара.

Као наелектрисана честица са спином, сваки електронима магнетни момент, објашњавају научници. Он је, као игла компаса, оријентисан у магнетном пољу. Јачина овог магнетног момента је одређена г фактором. Квантитативна процена овог параметра за слободни електрон се предвиђа са изузетном тачношћу квантне електродинамике.

Магнетски момент електрона се мења чим сепрестаје да буде "слободна" честица, улазећи у интеракције са околином, на пример, са атомским језгром. Мале промене у г-фактору које се јављају током интеракције могу се израчунати на основу квантне електродинамике. Резултати експеримента потврдили су теоријске прорачуне.

Шема експеримента. Извор: Мак-Планцк-Институт фур Кернпхисик Хеиделберг

У свом раду, физичари су користили два изотопанеон: атоми са 12 и 10 неутрона. Ограничења претходних експеримената била су повезана са флуктуацијама магнетног поља: различити ефекти спољашњег магнетног поља на различите атоме доводе до смањења тачности мерења.

Да бисте заобишли ово ограничење, у новом делуистраживачи су поставили два атома истовремено у исто магнетно поље у спрегнутом кретању. Са таквим кретањем, два јона увек ротирају један према другом дуж заједничке кружне путање полупречника од само 200 μм. Захваљујући овом ефекту, истраживачи су успели да одреде разлику у г-факторима оба изотопа са рекордном тачношћу до 13 цифара. Ово је 100 пута више од квалитета претходних експеримената.

Потврдили смо да електрон заиста ступа у интеракцију са атомским језгром кроз размену фотона, као што је предвидела квантна електродинамика.

Золтан Харман, истраживач на Институту Макс Планк за нуклеарну физику и коаутор рада

Физичари планирају да користе нову методу за будућа истраживања. На пример, поређења материје и антиматерије, као и ултра-прецизно одређивање низа других фундаменталних константи стандардне теорије.

Опширније:

Квантни симулатор је показао поделу електрона на делове у једнодимензионалном простору

Физичари су направили атомски ласер који може да ради заувек

Две планете пронађене недалеко од Земље које су веома сличне нашој