อะตอมฮีเลียมที่ 'มองไม่เห็น' ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ยืนยันควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์

นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียได้พัฒนาวิธีการวัดที่ละเอียดอ่อนที่สุด

พลังงานศักย์ของอะตอม:ภายในหนึ่งร้อยล้านจูล หรือ 10-35 J พวกเขาใช้มันเพื่อยืนยันควอนตัมไฟฟ้าไดนามิกส์ (QED) ขอให้เราระลึกว่านี่คือทฤษฎีสนามควอนตัมของปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงส่วนที่ได้รับการพัฒนามากที่สุดของทฤษฎีสนามควอนตัม

การศึกษาที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในนิตยสารวิทยาศาสตร์ มีพื้นฐานมาจากคำจำกัดความของสีของรังสีเลเซอร์ ซึ่งอะตอมฮีเลียมจะมองไม่เห็น ในฐานะผู้เขียนบันทึกการทำงานใหม่ การทดลองนี้เป็นการยืนยันโดยอิสระของวิธีการก่อนหน้านี้ที่ใช้ในการทดสอบควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิก ในหมู่พวกเขาคือการวัดการเปลี่ยนแปลงจากสถานะพลังงานหนึ่งของอะตอมไปยังอีกสถานะหนึ่ง

"การล่องหนนี้มีไว้เพื่อ .เท่านั้นอะตอมและสีของแสงเฉพาะ ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้เพื่อสร้างเสื้อคลุมล่องหนที่แฮร์รี่ พอตเตอร์เคยสำรวจมุมมืดของฮอกวอตส์ได้ ไบรซ์ เฮนสัน หัวหน้าผู้เขียนงานชิ้นใหม่นี้ ที่โรงเรียนวิจัยฟิสิกส์มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียอธิบาย “แต่เราสามารถสำรวจ 'เบื้องหลัง' ของทฤษฎี QED ได้บางส่วน”

ด้วยเลเซอร์ความละเอียดสูงสุดและอะตอมถูกทำให้เย็นลงถึง 80 พันล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ (80 นาโนเคลวิน) นักวิทยาศาสตร์ได้บรรลุความไวในการวัดพลังงาน ซึ่งน้อยกว่าพลังงานของอะตอมประมาณ 10-35 J

"สิ่งนี้มีขนาดเล็กมากจนฉันไม่สามารถนึกถึงปรากฏการณ์เดียวที่สามารถเปรียบเทียบได้" ผู้เขียนการศึกษากล่าวเสริม

ต้องขอบคุณการวัดเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถอนุมานได้ค่าที่แม่นยำมากของสีฮีเลียมที่มองไม่เห็น เพื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์กับการคาดการณ์ทางทฤษฎีสำหรับ QED พวกเขาหันไปหาศาสตราจารย์ Li-Yang Tang จาก Chinese Academy of Sciences ในหวู่ฮั่นและศาสตราจารย์ Gordon Drake จากมหาวิทยาลัยวินด์เซอร์ในแคนาดา เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จว่าค่าทางทฤษฎีต่ำกว่าค่าทดลองเพียงเล็กน้อยเท่านั้นและสูงกว่าข้อผิดพลาดในการทดลอง 1.7 เท่า

อ่านเพิ่มเติม:

มี "ดาวเคราะห์" ดวงอื่นในโลก: ช่วยชีวิตที่เพิ่งตั้งไข่ได้อย่างไร

การศึกษาใหม่หักล้างทฤษฎีการถ่ายโอนพลังงานแสง

นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มซิลิคอนลงในคอมพิวเตอร์ควอนตัม: การคำนวณมีความแม่นยำมากเป็นประวัติการณ์