Forskare från Max Planck Institute for Nuclear Physics använde speciellt för att mäta g-faktorn
Som en laddad partikel med spin, varje elektronhar ett magnetiskt ögonblick, förklarar forskare. Han, som en kompassnål, är orienterad i ett magnetfält. Styrkan hos detta magnetiska moment bestäms av g-faktorn. En kvantitativ uppskattning av denna parameter för en fri elektron förutsägs med extraordinär noggrannhet av kvantelektrodynamik.
Det magnetiska momentet för en elektron ändras så snart somden upphör att vara en "fri" partikel, som går in i interaktioner med miljön, till exempel med atomkärnan. De små förändringarna i g-faktor som inträffar under interaktionen kan beräknas utifrån kvantelektrodynamik. Resultaten av experimentet bekräftade de teoretiska beräkningarna.
Schema för experimentet. Källa: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
I sitt arbete använde fysiker två isotoperneon: atomer med 12 och 10 neutroner. Begränsningarna i tidigare experiment var förknippade med magnetfältsfluktuationer: olika effekter av ett externt magnetfält på olika atomer leder till en minskning av mätnoggrannheten.
För att komma runt denna begränsning, i det nya arbetetforskarna placerade två atomer samtidigt i samma magnetfält i kopplad rörelse. Med en sådan rörelse roterar alltid två joner mot varandra längs en gemensam cirkulär bana med en radie på endast 200 μm. Tack vare denna effekt kunde forskarna bestämma skillnaden i g-faktorerna för båda isotoper med en rekordnoggrannhet på upp till 13 siffror. Detta är 100 gånger högre än kvaliteten på tidigare experiment.
Vi har bekräftat att elektronen verkligen interagerar med atomkärnan genom utbyte av fotoner, som förutspått av kvantelektrodynamiken.
Zoltan Harman, forskare vid Max Planck Institute for Nuclear Physics och medförfattare till artikeln
Fysiker planerar att använda den nya metoden för framtida forskning. Till exempel jämförelser av materia och antimateria, samt ultraprecis bestämning av ett antal andra grundläggande konstanter i standardteorin.
Läs mer:
Kvantsimulatorn visade uppdelningen av en elektron i delar i endimensionell rymd
Fysiker har skapat en atomlaser som kan fungera för evigt
Två planeter hittade inte långt från jorden som är väldigt lika vår