Физики с беспрецедентной точностью измерили квантово-электродинамические эффекты

Исследователи измерили крошечную разницу в магнитных свойствах двух изотопов высокозаряженного неона в ионной ловушке с недостижимой ранее точностью. Результаты подтверждают стандартную модель физики.

Ученые из Института ядерной физики Макса Планка использовали для измерения g-фактора специально разработанную ловушку Пеннинга для хранения одиночных ионов в сильном магнитном поле 4 Тесла в почти идеальном вакууме. В результате эксперимента физикам удалось рассчитать изменение этого свойства с точностью до 13 знака.

Как заряженная частица со спином, каждый электрон обладает магнитным моментом, объясняют ученые. Он, как стрелка компаса, ориентируется в магнитном поле. Сила этого магнитного момента определяется g-фактором. Количественная оценка этого параметра для свободного электрона с необычайной точностью предсказана квантовой электродинамикой.

Магнитный момент электрона изменяется, как только он перестает быть «свободной» частицей, вступая во взаимодействия с окружающей средой, например, с атомным ядром. Крошечные изменения g-фактора, которые происходят в процессе взаимодействия, можно рассчитать на основе квантовой электродинамики. Результаты эксперимента подтвердили теоретические расчеты.

Схема эксперимента. Источник: Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg

В своей работе физики использовали два изотопа неона: атомы с 12 и 10 нейтронами. Ограничение предыдущих экспериментов были связаны с флуктуациями магнитного поля: разное воздействие внешнего магнитного поля на разные атомы приводит к снижению точности измерений.

Чтобы обойти это ограничение, в новой работе исследователи поместили два атома одновременно в одно и то же магнитное поле в связанном движении. При таком движении два иона всегда вращаются друг против друга по общей круговой траектории с радиусом всего 200 мкм. Благодаря этому эффекту, исследователи смогли определить разницу g-факторов обоих изотопов с рекордной точностью до 13 знаков. Это в 100 раз превышает качество предыдущих экспериментов.

Мы подтвердили, что электрон действительно взаимодействует с атомным ядром посредством обмена фотонами, как это и предсказывает квантовая электродинамика.

Золтан Харман, исследователь из Института ядерной физики Макса Планка и соавтор работы

Физики планируют использовать новый метод для будущих исследований. Например, сравнения материи и антиматерии, а также сверхточного определения ряда других фундаментальных констант стандартной теории.


Читать далее:

Квантовый симулятор показал разделение электрона на части в одномерном пространстве

Физики создали атомный лазер, который может работать вечно

Недалеко от Земли нашли две планеты, которые очень похожи на нашу

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Почему Вселенная несимметрична: физики приблизились к разгадке тайны
Новости
Посмотрите на обратную сторону спутника Марса: это второе фото в истории
Новости
Это приложение буквально заставляет трогать траву и блокирует соцсети
Новости
Посмотрите на место гибели лунного аппарата «Афина»
Новости
Apple призвала срочно обновить iPhone из-за критической уязвимости  
Новости
В РосНИИРОС опровергли планы ICANN закрыть домен .su  
Новости
Европейские охотники каменного века «путешествовали» по морю в Африку
Наука
Зонд «Гера» сделал снимки спутника Марса на пути к «пострадавшему в ДТП» астероиду
Космос
В испанской пещере нашли «фрагменты лица» древнейшего жителя Западной Европы
Наука
Стартап представил робота, который готовит как шеф-повар лучших ресторанов
Новости
В паровом реакторе впервые зажгли термоядерную плазму
Новости
Работа, написанная ИИ, прошла научное рецензирование, но есть нюансы
Наука
Смертоносные звезды: два массовых вымирания связали со взрывами сверхновых
Космос
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Космос
Физики обнаружили доказательство предсказания Хокинга
Космос
Загадочные радиосигналы впервые обнаружили в глубинах Галактики 
Космос
Этот компьютер решил задачу за 20 минут: суперкомпьютер потратил бы миллион лет
Новости
Названа дата удаления домена .su: что будет с 100 000 сайтов
Новости
Google DeepMind дала роботам ИИ: с ним машинам не надо учиться
Новости
Ученые нашли аномалию во Вселенной: эта галактика не должна была выжить
Космос