کد مطلب: ۹۰۵۳۵۵

|

|

نگارمگ اخبار اخبار علمی آموزشی

۲۶ شهريور ۱۴۰۴ - ۱۷:۵۸

دانشمندان به صورت تجربی صحت نظریه‌های فیزیک کوانتومی را تأیید کردند

دانشمندان به صورت تجربی صحت نظریه‌های فیزیک کوانتومی را تأیید کردند

Science: الکترودینامیک کوانتومی با دقت بی‌سابقه‌ای آزمایش شد

به گزارش مجله خبری نگار، محققان موسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک در هایدلبرگ، به صورت تجربی ضریب g الکترون بیرونی را در یک یون قلع لیتیوم مانند اندازه‌گیری کردند و آن را با محاسبات نظری بهبود یافته الکترودینامیک کوانتومی (QED) مقایسه کردند. تطابق بین نتایج، پیروزی دیگری برای QED و گامی به سوی شناسایی محدودیت‌های احتمالی کاربرد این نظریه است. این مطالعه در مجله Science منتشر شده است.

فاکتور g رابطه بین اسپین الکترون و گشتاور مغناطیسی آن را توصیف می‌کند. در حالت ایده‌آل، طبق نظریه دیراک، باید برابر با ۲ باشد. با این حال، با در نظر گرفتن تصحیحات کوانتومی مربوط به "فوتون‌های مجازی"، برهمکنش‌ها با خلأ و برهمکنش‌ها با خود الکترون، این مقدار کمی انحراف دارد - و دقیقاً همین انحرافات هستند که توسط QED به طور دقیق پیش‌بینی می‌شوند.

بزرگی این انحراف بسیار کوچک است -، اما می‌توان آن را اندازه‌گیری کرد و با دقتی بی‌سابقه برای آزمایش نظریه به کار برد.

دانشمندان تمام برهمکنش‌های الکترومغناطیسی بین ذرات در یون قلع لیتیوم مانند، از جمله اصلاحات پیچیده QED را محاسبه کردند. علاوه بر این، اصلاحاتی که بر اساس اندازه‌گیری‌های قبلی در قلع هیدروژن مانند انجام شده بود، در محاسبات گنجانده شد. نتیجه، ضریب g پیش‌بینی‌شده از نظر تئوری ۱.۹۸۰۳۵۴۷۹۷ (۱۲) است. خطا تنها ۱۲ در رقم آخر است که تقریباً ۲۵ برابر دقیق‌تر از محاسبات قبلی برای سیستم‌های مشابه است.

برای این آزمایش از یک تله پنینگ برودتی ALPHATRAP استفاده شد. یک میدان مغناطیسی قوی، نوسانات مشخصه یون‌ها و حرکت تقدیمی (پدیده‌ای که در آن محور اسپین در فضا تغییر جهت می‌دهد) اسپین الکترون بیرونی را القا می‌کند. دانشمندان فرکانس این نوسانات و چرخش‌های اسپینی - گذار‌های اسپینی بین حالت‌های "بالا" و "پایین" تحت تأثیر تابش مایکروویو - را اندازه‌گیری کردند.

داده‌های تجربی کاملاً با پیش‌بینی نظری در حاشیه خطا مطابقت داشتند. این بدان معناست که الکترودینامیک کوانتومی، حتی تحت شرایط میدان الکترومغناطیسی شدید، همچنان توصیفی فوق‌العاده دقیق از ریزجهان است.

مرحله بعدی اندازه‌گیری‌های فاکتور g برای یون‌های سنگین‌تر خواهد بود. محاسبات اصلاح‌شده اثرات مرتبه بالاتر نیز برنامه‌ریزی شده است.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری

۰ پسندیدم

گزارش خطا

برچسب ها: فیزیک علم و دانش

ارسال نظرات

انتشار یافته: ۰ |

در انتظار بررسی: ۰ |

غیر قابل انتشار: ۰

قوانین ارسال نظر