激光光谱学证半岛综合体育官方APP下载德甲实了小半径的氢质子

这是2010年的突破之一:激光光谱学的μ介子氢导致的质子电荷半径值明显变小,由四个标准差,比先前的决定使用正则氢半岛综合体育官方APP下载德甲。这种差异及其起源吸引了很多注意力在科学界,甚至所谓的物理学标准模型的扩展讨论。现在,一组科学家从激光光谱学的西奥多·w·Hansch教授来自麦克斯·普朗克量子光半岛综合体育官方APP下载德甲学研究所已做了一个新的正则氢光谱测量。由此产生的里德伯常量的值和质子半径与μ介子的结果(优秀的协议自然),但不同意通过3.3个标准差的平均值从普通氢之前的决定。

氢是最简单的化学元素。根据1913年尼尔斯·波尔提出的模型,它由一个质子和一个电子轨道。量子电动力学理论预测该系统的能级与12位精度的。因此,氢在我们对自然的理解起着关键作用。其研究允许基本常数的确定如Rydberg常数和质子电荷半径。

氢是理想的主题测试自然法则。这就是为什么使用μ介子氢测量,导致惊人的价值质子电荷半径小,在2010年大浪。做实验,在Villingen保罗谢勒研究所,瑞士,氢原子的电子被替换为它的姐妹粒子,重200倍和短暂的μ介子。激光光谱学的半岛综合体育官方APP下载德甲μ介子氢导致质子半径的值非常精确,但百分之四小于先前的定期测量氢。“自μ介子比电子重200倍,它的轨道更接近质子和感觉它的大小”,解释了教授在Johannes Gutenberg-Universitat美因茨(现在),伦道夫波尔成功团队的一员。“正因为如此,质子半径有七个数量级较大的影响比普通氢谱线。这使我们能够确定质子半径与精度高。”

普通氢的测量之间的较大差异及其奇异的表弟已经引发了很多关于它的起源的争论。“然而,一些以前的测量实际上同意μ介子的价值。质子半径的影响在普通氢能量很小,甚至非常高精密测量难以解决它。差异只有变得相当当所有测量平均”洛萨Maisenbacher解释说,研究生研究项目之一。“这是为什么,为了解决这个“质子半径难题”,新的个人测量精度高,而且,如果可能的话,使用不同的实验方法是必要的。”

为了确定里德伯常量和质子电荷半径从普通氢光谱,两个不同的过渡频率需要度量。半岛综合体育官方APP下载德甲迄今为止最大的共振,所谓的1年代2年代过渡,作为基石的决心。其频率测量,在2011年,成功团队(15位数的理论物理。启。)。这种高精度不仅仅是因为他的发明频率梳,因为Hansch教授在2005年被授予诺贝尔物理学奖。第二频率测量需要,成功团队选择了所谓的2年代4P过渡,连接亚稳2年代状态和生活4要短得多P状态。

在实验中,这种转变是兴奋的激光波长为486 nm和收集到的荧光衰减的4P国家作为一个信号。以前使用的设备为1年代2年代测量作为一种原子2年代状态。相比之前的实验,用室温原子,原子对这里有一个5.8开尔文温度显著降低,因此,更低的速度。加之特别是发达的技术,强烈抑制多普勒频移,这构成了这种测量不确定度的最大来源。

“这个实验的不确定性的另一个来源是所谓的量子干涉”,洛萨Maisenbacher解释道。说:“如果我们能探测一个单一的、孤立的过渡,由此产生的谱线的形状是对称的。然而,在我们的例子中还有两个上指出,可以通过激光兴奋,叫4P_1/2和图4P_3/2。这导致略不对称谱线的形状,使线中心的确定更具挑战性。虽然这是一个非常小的影响,这对我们来说起着很大的作用,因为我们确定这样一个高精度的线中心近10000年的一个部分的线宽。”

来描述量子干涉的影响,科学家们执行复杂的数值模拟,与实验结果很好的协议。“然而,在我们的案例中,一个特别派生,简单的适应函数足以消除量子干涉的影响”,也强调维塔利安德列夫,研究生项目。“我们使用这个功能对我们的数据评估。这样,仿真所需的只是小的修正1 kHz。”

,成功的团队管理决定的频率2年代4P2.3 kHz的过渡具有不确定性。这对应于10分4部分的不确定性¹²后,氢的第二光谱测量上述1半岛综合体育官方APP下载德甲年代2年代测量的过渡。结合这些结果,Rydberg常数R和质子大小决定_∞= 10973731.568076 (96)¹和r_p分别为= 0.8335(95)调频。

“我们的测量是一样精确的历次定期测量氢结合,”托马斯Udem教授总结项目领导人。“我们是在良好的协议与值μ介子氢,但不同意3.3标准差与氢世界数据,Rydberg常数和质子的半径。找到这些差异的原因,额外的测量可能需要更高的精度。毕竟,每个人都应该记住,许多新发现的第一个出现差异。”

这是报告的工作科学。