Hlapni helij dodaja omejitev protonski sagi

v odlični formi / Deloval je pospeševalnik majhnih delcev v Švici, kjer so bila polja obdana.

Fiziki, ki svoje življenje posvetijo preučevanju predmeta, fizike v resnici ne marajo preveč, ker vedno upajo, da je pokvarjena. Vendar jim moramo odpustiti; Ugotovitev, da najmanjša uporaba teorije ni mogoča, je, da so eksperimentalni rezultati pokazatelj, da verjetno potrebujemo novo teorijo, ki bi navdušila vsakega fizika.

V zadnjih letih je ena najbolj zlomljenih stvari preprosta meritev: polmer naboja protona, ki je merilo njegove fizične velikosti. Meritve z atomi vodika, pri katerih en sam elektron kroži okoli protona, so nam dale odgovor. Meritev, pri kateri je elektron nadomestil težki delec, imenovan muon, nam je dala drugačen odgovor – in oba rezultata sta bila nedosledna. Veliko truda je bilo vloženega v to neskladje in Zmanjša se, Vendar ni izginil.

To je teistična slina. Za takšno razliko med elektroni in mioni v standardnem modelu ni prostora, ali bi to lahko pomenilo, da je standardni model napačen? Ekipa, ki stoji za nekaterimi prejšnjimi meritvami, se je zdaj vrnila z novo, ki nadzira vedenje muona, ki kroži okoli helijevega jedra. Rezultati se ujemajo z drugimi meritvami polmera naboja helija, kar kaže na to, da mioni niso nič smešnega. Zato lahko standardni model oddahne.

Merjenje muonov?

Merjenje, ki je samo povedano, je preveč noro. Lune so v bistvu težje različice elektronov, zato je zamenjava enega atoma v drugem razmeroma enostavna. In za takšne meritve masa muona ponuja nekaj prednosti. Masa zagotavlja, da so orbitale miona tako kompaktne, da se njegova valovna funkcija prekriva z valovno funkcijo jedra. Posledično je vedenje miona zelo občutljivo na polmer naboja jedra, ko kroži okoli jedra.

READ  7-dnevna stopnja pozitivnosti COVID-19 v Iowi pade na 2%

Vse to bi bilo super, če ne bi bilo dejstva, da so mioni nestabilni in običajno propadejo v dveh mikrosekundah. Orbita okoli helijevega jedra povečuje zapletenost, saj ima helij v orbiti običajno dva elektrona in lahko medsebojno sodelujejo. Pričakovana trosmerna interakcija jedro – muon – elektron trenutno presega našo zmožnost računanja, kar pomeni, da ne bi imeli pojma, če bi se dejansko vedenje razlikovalo od teorije.

Torej so raziskovalci to težavo rešili tako, da so ustvarili pozitivno nabit ion, sestavljen iz helijevega jedra in enojne muonske orbite. Eden od teh – ali, pravilneje, na stotine – se začne norost.

Raziskovalci so imeli dostop do žarka mionov, ki ga je ustvaril trkalnik delcev, in so se odločili, da ga bodo usmerili na nekaj plina helija. V tem procesu imajo lune, ko vstopijo, preveč energije, da bi krožile okoli helijevega jedra, zato odskakujejo in pri vsakem trku izgubljajo energijo. Ko se muon dovolj upočasni, lahko v atomu helija vstopijo v visokoenergijsko orbito in pri tem trčijo z enim od svojih elektronov. Toda drugi elektron je še vedno naokoli in zmede vse možne meritve.

Toda zaradi svoje mase ima mion veliko večji zagon in prenos energije znotraj atoma je hitrejši kot izguba energije v okolje. Ko muon torej nekaj svoje energije prenaša na elektron, majhna masa elektrona zagotavlja, da zadošča za zagon elektrona iz atoma in ostane nam muonski helijev ion. Na srečo se vse to zgodi dovolj hitro, da mioni niso dobili možnosti razpada.

Naj se norost začne

Do tega trenutka je mion običajno v orbiti, ki je nizkoenergijska, vendar ima več energije kot osnovno stanje. Raziskovalci so nastavili sprožilce, občutljive na prisotnost mionov v poskusu. Po zakasnitvi dveh elektronov, ki omogočita zagon mionom, sprožilec povzroči, da laser zadene vzorec s pravo količino energije, da poviša mion iz 2S orbite v 2S. Od tam bo razpadel v osnovno stanje, pri čemer bo sproščal rentgenski žarki.

READ  Dvojčki s Kovidom pomagajo znanstvenikom razvozlati genetske korenine bolezni

Veliko muonov ne bo v orbiti 2S, laser pa nanje ne bo vplival. Raziskovalci so bili pripravljeni žrtvovati več muonskega helija, ki so ga imeli v pravem stanju. Njihova prisotnost je bila označena z identifikacijo rentgenskih žarkov s pravilno energijo. Da bi nadalje zagotovili, da vidijo pravo stvar, so raziskovalci vzeli le podatke, ki so bili povezani z visokoenergijskim elektronom, ki je nastal z razpadom muona.

In ne pozabite, vse se je zgodilo v milisekundi, da se je zgodilo precej hitro.

Prvi korak vključuje namestitev laserja, ki se uporablja za pravilno frekvenco za povečanje muona v orbito 2P, saj je to vrednost, ki jo moramo izmeriti. To je bilo narejeno z nastavitvijo nastavljivega laserja v frekvenčnem območju, dokler helij ni začel proizvajati rentgenskih žarkov. Ko je bila frekvenca ugotovljena, so raziskovalci podatke jemali 10 dni, kar je zadoščalo za natančno merjenje frekvence. V tem času so raziskovalci opazili 582 muonskih helijevih ionov.

Na podlagi izračunov z uporabo laserske frekvence so raziskovalci ugotovili, da je polmer naboja helijevega jedra 1,6872 femtometra. Meritve z odbijanjem elektronov od jedra kažejo, da je 1,668. Ti dve vrednosti sta znotraj eksperimentalnih napak, zato se močno strinjata.

Žal nam je, da ni pokvarjen

Na najpreprostejši ravni dejstvo, da se meritve muonov ujemajo z meritvami, opravljenimi neodvisno, kaže, da pri muonih ni nič posebnega. Posledično standardni model, ki govori isto, ostane nedotaknjen v precej nižji meri, kot to dopuščajo eksperimentalne napake tukaj. (To pa še zdaleč ne pomeni, da se nikakor ne zlomi.) Teoretiki bodo povsod razočarani.

Raziskovalci so primerjali njihovo vrednost s tistimi, ki so jih pred desetletji pospeševali pospeševalniki delcev v CERN-u. Izkazalo se je, da je ta vrednost enaka, vendar le po naključju, ker je prejšnje delo imelo dve napaki. “Njihov naveden polmer naboja ni daleč od naše vrednosti,” so ugotovili raziskovalci, “vendar je to mogoče izslediti do nenavadnega naključja napačnega eksperimenta v kombinaciji z nepopolno napovedjo teorije 2P-2S, po naključju ni tako – napačna vrednost . ” V tem primeru sta torej dve napaki skoraj popravljeni.

READ  Najnovejši satelitski satelit SpaceX Starlink postavlja nov rekord leta

Vsekakor se bo to delo osredotočilo na poskus ponovne pridobitve pozornosti raziskovalcev, da ločeni poskusi s protoni dajejo rezultate, ki se ne strinjajo povsem, ker ne moremo kriviti stvari, ko so čudne. V vmesnem času lahko vsi cenimo, kako neverjetno je, da nam to uspe narediti z mioni v majhnem delčku sekunde, v kateri obstajajo.

Narava, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-03183-1 ()O DOI) je.

Mojca Andreja

Nagnjena je k apatiji. Nevidni raziskovalec. Vseživljenjski guru slanine. Potovalni odvisnik. Organizator. "

Related Posts

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen.

Read also x