ScienceShot:Το παγιδευμένο ηλεκτρόνιο αποκαλύπτει τη μάζα του

Η μάζα ενός ηλεκτρονίου εμφανίζεται σε περίοπτη θέση σε πολλούς από τους θεμελιώδεις νόμους που διέπουν το υποατομικό βασίλειο, ωστόσο η άμεση μέτρηση έχει γίνει πολύπλοκη από την αδύναμη μάζα του σωματιδίου. Τώρα, μια ομάδα φυσικών έχει ξεπεράσει αυτήν την πρόκληση για να παράγει την πιο ακριβή μέτρηση μάζας ηλεκτρονίων που έγινε ποτέ. Αντί να προσπαθήσουν να μετρήσουν τη μάζα απευθείας, οι ερευνητές συνέδεσαν ένα μόνο ηλεκτρόνιο σε έναν γυμνό πυρήνα άνθρακα και τοποθέτησαν το προκύπτον άτομο σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που ονομάζεται παγίδα Penning (δημιουργημένο σε μια συσκευή παρόμοια με αυτή που απεικονίζεται παραπάνω). Μέσα στην παγίδα, το άτομο άρχισε να ταλαντώνεται σε κύκλους με σταθερή συχνότητα. Στη συνέχεια, η ομάδα πυροβόλησε το παγιδευμένο άτομο με μικροκύματα, προκαλώντας την περιστροφή του ηλεκτρονίου προς τα πάνω και προς τα κάτω. Συγκρίνοντας τη συχνότητα των κυκλικών κινήσεων του ατόμου με τη συχνότητα των μικροκυμάτων που αναστρέφονται, η ομάδα χρησιμοποίησε εξισώσεις κβαντικής ηλεκτροδυναμικής για να εξαγάγει τη μάζα του ηλεκτρονίου σε σύγκριση με ένα πρωτόνιο. Η νέα μέτρηση της ομάδας είναι 13 φορές πιο ακριβής από τις προηγούμενες προσπάθειες, με αβεβαιότητα μόλις 0,03 μέρη ανά δισεκατομμύριο, αναφέρουν οι ερευνητές στο διαδίκτυο σήμερα στο Nature . Το ακριβές αποτέλεσμα της ομάδας θα βοηθήσει τους φυσικούς να υπολογίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη σταθερά της λεπτής δομής, μια σημαντική τιμή στις δοκιμές του τυπικού μοντέλου της φυσικής των σωματιδίων, που διαμορφώνει την κατανόησή μας για τα βασικά δομικά στοιχεία του σύμπαντος.

Δείτε περισσότερα ΕπιστήμηΒολές.