Вчені з Інституту ядерної фізики Макса Планка використовували для вимірювання g-фактора спеціально
Як заряджена частка зі спином, кожен електронмає магнітний момент, пояснюють вчені. Він як стрілка компаса орієнтується в магнітному полі. Сила цього магнітного моменту визначається g-фактором. Кількісна оцінка цього параметра для вільного електрона з надзвичайною точністю передбачена квантовою електродинамікою.
Магнітний момент електрона змінюється, як тількивін перестає бути «вільною» частинкою, вступаючи у взаємодії із навколишнім середовищем, наприклад, з атомним ядром. Крихітні зміни g-фактора, що відбуваються у процесі взаємодії, можна розрахувати на основі квантової електродинаміки. Результати експерименту підтвердили теоретичні розрахунки.
Схема досліду. Джерело: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
У своїй роботі фізики використовували два ізотопинеону: атоми з 12 та 10 нейтронами. Обмеження попередніх експериментів пов'язані з флуктуаціями магнітного поля: різне вплив зовнішнього магнітного поля різні атоми призводить до зниження точності вимірювань.
Щоб оминути це обмеження, у новій роботідослідники помістили два атоми одночасно в те саме магнітне поле у зв'язаному русі. При такому русі два іони завжди обертаються один проти одного за загальною круговою траєкторією з радіусом лише 200 мкм. Завдяки цьому ефекту, дослідники змогли визначити різницю g-факторів обох ізотопів із рекордною точністю до 13 знаків. Це у 100 разів перевищує якість попередніх експериментів.
Ми підтвердили, що електрон дійсно взаємодіє з атомним ядром за допомогою обміну фотонами, як і передбачає квантова електродинаміка.
Золтан Харман, дослідник з Інституту ядерної фізики Макса Планка та співавтор роботи
Фізики планують використати новий метод для майбутніх досліджень. Наприклад, порівняння матерії та антиматерії, а також надточного визначення низки інших фундаментальних констант стандартної теорії.
Читати далі:
Квантовий симулятор показав поділ електрона на частини в одновимірному просторі.
Фізики створили атомний лазер, який може працювати вічно
Неподалік Землі знайшли дві планети, які дуже схожі на нашу.