27 октомври 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Измерването на енергийните нива на позитрония обърка учените

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 25 август 2020 в 12:28 52480

Позитроният е озадачаващ. Ново измерване на екзотичния „атом“ - състоящ се от електрон и неговата античастица, позитрон - противоречи на теоретичните изчисления. А физиците не могат да обяснят защо.

Изследователите съобщават, че е малко вероятно резултатът да е заради недостатък в изчисленията или в експеримента. А хипотезата за наличието на нови явления, като неоткрити частици, също не дава задоволителен отговор, добавя теоретичният физик Хесус Перес Риос (Jesús Pérez Ríos) от Института Фриц Хабер от Обществото Макс Планк в Берлин. „В момента най-доброто, което мога да ви кажа, е, че не знаем“, заявява Перес Риос, който не е участвал в новите изследвания.

Позитроният се състои от електрон, с отрицателен заряд, който обикаля в орбита с позитрон, с положителен заряд - и така представя нещо, което е де факто атом без ядро. Само с две частици и без сложността на ядрото, позитроният е привлекателно прост. Неговата простота означава, че може да се използва за прецизно тестване на теорията на квантовата електродинамика, която обяснява как взаимодействат електрически заредените частици.

Екипът физици от Университетския колеж Лондон, воден от Дейвид Касиди (David Cassidy), докладва резултатите от експеримента си в списание Physical Review Letters.

Като бомбардират мишени с позитрони, където се срещат с електрони, авторите получават частици позитроний. След манипулиране на атомите позитроний с лазер, за да ги поставят в съответното енергийно ниво, екипът им въздейства с микровълново излъчване, за да накара някои от тях да прескочат на друго енергийно ниво. 

След това те измерват фината структура на този "атом" - разпределението на енергийните нива. Изследователите определят честотата на излъчване, необходима, за да накара атомите да прескочат, което е еквивалентно на намирането на размера на пропастта между енергийните нива. 

Учените сравняват получените данни с резултатите от квантово-механичните изчисления и откриват неочаквано разминаване между тях.

Докато прогнозата за изчисленията е около 18 498 мегагерца, изследователите измерват около 18 501 мегагерца, разлика от около 0,02 процента. Като се има предвид, че прогнозната експериментална грешка е само около 0,003 процента, а това е голяма разлика.

Екипът проверява за проблеми с експеримента, които биха могли да обяснят резултата, но са намерени. Сега са необходими допълнителни експерименти, за да се разследва несъответствието, коментира физикът Акира Ишида (Akira Ishida) от Университета в Токио, който не е участвал в изследването.

"Ако пак има значително разминаване след по-нататъшните прецизни измервания, ситуацията става много по-вълнуваща", казва японският физик.

Теоретичните прогнози също изглеждат солидно. В квантовата електродинамика изготвянето на прогнози включва изчисляване до определено ниво на точност, като се изключват изрази, които са по-малко значими и по-трудни за изчисляване. Стойността на тези изхвърлени изрази да са твърде малки, за да отчетат несъответствието. Но „възможно е да има изненада“, според теоретичният физик Грег Адкинс (Greg Adkins) от Franklin & Marshall College в Ланкастър, щата Пенсилвания, също не участващ в изследванията.

Ако експериментите и теоретичните изчисления се проверят и не се  намери грешка, разминаването може да се дължи на нова частица, но това обяснение също изглежда малко вероятно. Ефектите от нова частица щяха да се проявят в предишни експерименти. Например енергийните нива на позитрония може да са повлияни от хипотетична частица, наподобяваща аксион. Това е лека частица, която има потенциала да обясни тъмната материя, невидимия тип материя, за която се смята, че изпълва Вселената. Но ако този тип частици причинява това несъответствие, изследователите щяха да видят и ефектите й при измерването на магнитните свойства на електрона и по-тежкия му братовчед - мюона.

Учените все още търсят отговор, отбелязва физикът Дейвид Касиди.

„Това ще бъде нещо изненадващо. Просто не знам какво."

Справка: 

L. Gurung et al. Precision microwave spectroscopy of the positronium n = 2 fine structure. Physical Review Letters. Vol. 125, August 14, 2020, p. 073002.

Източник:

A measurement of positronium’s energy levels confounds scientists, Science news


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.