Ağır! Antimaddede ilk kez, standart parçacık modelini sallayabilecek kuantum etkileri ölçüldü.
Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi (CERN), antihidrojenin (hidrojenin antimadde karşılığı) enerji yapısındaki belirli kuantum etkilerinin ilk ölçümünü inceler.Bu kuantum etkilerinin (pozitif) maddede var olduğu bilinmektedir. İkisi arasındaki gözlemlenmemiş fark ve araştırma sonuçları artık Nature dergisinde bir makalede yayınlandı.Araştırma sonuçları, bu ilk ölçüm sonuçlarının "pozitif" hidrojenin etkisinin teorik tahminleriyle tutarlı olduğunu ve Bunları ve diğer temel miktarları daha doğru bir şekilde ölçmek yolu açtı.
CERN Alpha Experiment Sözcüsü Jeffrey Hangst şunları söyledi: Pozitif ve negatif madde arasındaki herhangi bir farkın keşfi, parçacık fiziğinin Standart Modelinin temelini sarsacak ve bu yeni ölçümler, antimaddenin etkileşimini araştırıyor. Etkinin tüm yönleri (Kuzu kayması gibi), bu, fizikçilerin uzun süredir çözmeyi dört gözle bekledikleri bir sorundur. Bir sonraki görev, çok sayıda antihidrojen (antimadde) numunesini soğutmak için en gelişmiş lazer soğutma teknolojisini kullanmaktır. Bu teknolojiler, antimadde araştırmalarını değiştirecek ve madde ile antimadde arasında benzeri görülmemiş yüksek hassasiyetli karşılaştırmalara olanak sağlayacak.
Alpha ekibi, CERN anti-proton indirgeyici tarafından sağlanan anti-protonu anti-elektronla (genellikle "pozitron" olarak adlandırılır) birleştirerek anti-hidrojen atomları yarattı. Ardından anti-hidrojen atomlarının (pozitif) maddeyle temas etmesini ve yok etmesini önlemek için anti-hidrojen atomları ultra yüksek vakumda manyetik tuzakta hapsedilir. Ardından, spektral tepkilerini ölçmek için yakalanan atomların üzerine lazer ışığı ışınlanır.
Bu teknik, atomların belirli enerji seviyelerinde küçük bölünmelerine karşılık gelen ve bu çalışmada antihidrojen atomlarında ilk olan ince yapı ve Kuzu kayması gibi bilinen kuantum etkilerinin ölçülmesine yardımcı olur. Ölçümler alındı.
Ekip daha önce bu yöntemi antihidrojenin diğer kuantum etkilerini ölçmek için kullandı ve en sonuncusu Lyman-Alpha geçişinin ölçümü. Bu ince yapı, bir asırdan fazla bir süre önce atomik hidrojen ile ölçüldü ve temel yüklü parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşimlerin gücünü tanımlayan doğal temel sabitlerin tanıtımı için temel oluşturdu.
Kuzu kayması aynı sistemde yaklaşık 70 yıl önce keşfedildi ve kuantum elektrodinamiğinin (madde ve ışığın nasıl etkileşime girdiği teorisi) gelişiminde kilit bir faktördür. Kuzu yer değiştirme ölçümü, Willis Lamb'a 1955'te Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı. Bu ölçüm sonucu, 1947'deki ünlü Sanctuary Island Konferansı'nda bildirildi. Bu, Amerikan fizik liderlerinin savaştan sonra ilk kez bir araya gelme fırsatı buldu. Birlikte.
Teori ve teknoloji açıklaması
Hem ince yapı hem de Kuzu kayması, belirli enerji seviyelerinde (veya spektral çizgilerde) küçük atom bölünmeleridir ve spektroskopi ile incelenebilir. Bir manyetik alanın yokluğunda, ikinci hidrojen seviyesinin ince yapı bölünmesi, 2P3 / 2 ve 2P1 / 2 denilen seviyeler arasındaki ayrımdır. Bölünme, atomun elektron hızı ile içsel (kuantum) dönüşü arasındaki etkileşimden kaynaklanır. "Klasik" Lamb kayması, 2S1 / 2 ve 2P1 / 2 enerji seviyeleri arasındaki bölünmedir, yine bir manyetik alan yokluğunda Bu, sanal fotonlar vakuma girip çıkarken elektronlar üzerindeki kuantum dalgalanmalarının etkisinin sonucudur.
Yeni çalışmada, Alpha ekibi, 1 Tesla'lık bir manyetik alan durumunda en düşük antihidrojen seviyesi ile 2P3 / 2 ve 2P1 / 2 enerji seviyeleri arasındaki geçişi indükleyip inceleyerek ince yapı bölünmesini ve Kuzu kaymasını belirledi. Araştırmacılar, önceden ölçülen 1S-2S geçiş frekansı değerlerini kullanarak ve belirli kuantum etkileşimlerinin antihidrojen için etkili olduğunu varsayarak, araştırma sonuçlarından ince yapı bölünmesi ve Kuzu kayması değerlerini çıkardılar. İnce yapı yarılmasının deneysel belirsizliğinin% 2 olduğu ve Kuzu kaymasının deneysel belirsizliğinin% 11 içinde olduğu bulunmuştur.Varsayılan değer, "pozitif" hidrojen bölünmesinin teorik öngörüsü ile tutarlıdır.
Brocade | Araştırma / Gönderen: CERN
Referans Dergisi "Nature"
DOI: 10.1038 / s41586-020-2006-5
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
