[ad_1]

چقدر بزرگ پروتون؟ به نظر می رسد این یک سوال کاملاً ساده باشد ، اما معلوم شد که این توانایی برای از بین بردن بسیاری از فیزیک های مدرن را دارد. دلیل این امر آنست که روشهای مختلف اندازه گیری شعاع بار پروتون نتایج متناقضی – و نه فقط اندکی – به وجود آورده است. پاسخ ها چهار انحراف معیار بود. اما اکنون ، یک اندازه گیری جدید و بهبود یافته آنها را به یک ترازبندی نزدیک تر نزدیک می کند – هرچند کاملاً نزدیک نیست تا بتوانیم مشکل را حل شده بدانیم.

ARS TECHNIQUE

این داستان در اصل در Ars Technica ، منبع معتبری برای اخبار فناوری ، تجزیه و تحلیل سیاست های فناوری ، بررسی ها و موارد دیگر ، ظاهر شد. Ars متعلق به شرکت مادر WIRED ، Condé Nast است.

چندین روش مختلف برای اندازه گیری شعاع بار پروتون وجود دارد. یکی دفع ذرات باردار دیگر از پروتون و استنباط اندازه آن با اندازه گیری تغییر شکل ها. بررسی چگونگی بار یک پروتون بر رفتار الکترون در حال چرخش در اطراف آن در یک اتم هیدروژن ، که فقط از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است ، موضوع دیگری است. اختلاف انرژی بین اوربیتال های مختلف محصولی از شعاع بار پروتون است. و اگر الکترون از مداری به مدار دیگر عبور کند ، فوتونی با انرژی متناسب با این اختلاف ساطع می کند (یا جذب می کند). فوتون را اندازه بگیرید و می توانید به اختلاف انرژی و در نتیجه شعاع شارژ پروتون بازگردید.

(طول موج واقعی هم به شعاع بار و هم به ثابت فیزیکی بستگی دارد ، بنابراین در واقع شما باید طول موج دو انتقال را اندازه گیری کنید تا مقادیر شعاع بار و ثابت فیزیکی را بدست آورید. اما برای اهداف در این مقاله ما فقط با تمرکز بر یک اندازه گیری بررسی خواهیم کرد.)

به نظر می رسد که توافق نادرست بین این دو روش ، فیزیک را در شکل خوبی قرار داده است. اما سپس فیزیکدانان رفتند و کاری خنده دار انجام دادند: آنها الکترون را با معادل سنگین تر و تا حدودی ناپایدار آن یعنی میون جایگزین کردند. طبق آنچه ما از فیزیک می فهمیم ، میون باید دقیقاً مانند الکترون رفتار کند ، به جز تفاوت جرم. بنابراین ، اگر می توانید میون را که قبل از فروپاشی پروتون در مدار کوتاه اندازه گیری می کند ، اندازه گیری کنید ، باید بتوانید همان مقدار را برای شعاع بار پروتون تولید کنید.

طبیعتاً او تولید می کند ناهمسان ارزش. و تفاوت به اندازه کافی زیاد بود که یک خطای آزمایشی کوچک به سختی قابل شمارش است.

اگر اندازه گیری ها واقعاً متفاوت بودند ، این به معنای نقص جدی در درک ما از فیزیک است. اگر میون و الکترون رفتار یکسانی نداشته باشند ، پس کرومودینامیک کوانتوم ، یک تئوری اساسی در فیزیک ، به طریقی برگشت ناپذیر مختل می شود. و وجود تئوری شکسته چیزی است که فیزیکدانان را بسیار به هیجان می آورد.

کار جدید نسخه بسیار بهبود یافته آزمایشات گذشته است ، زیرا اندازه گیری یک انتقال خاص مداری به هیدروژن استاندارد متشکل از یک الکترون و یک پروتون است. برای شروع ، خود هیدروژن با عبور از یک نازل فلزی بسیار سرد در مسیر رسیدن به ظرف خلا که در آن اندازه گیری ها انجام شد ، به درجه حرارت بسیار کمی رسید. این اثر نویز حرارتی را در اندازه گیری ها محدود می کند.

بهبود دوم این است که محققان در قسمت ماوراlet بنفش طیف کار کردند ، جایی که طول موج کوتاهتر به بهبود دقت کمک می کند. آنها طول موج فوتونهای ساطع شده توسط اتمهای هیدروژن را با استفاده از یک شانه فرکانسی موسوم به سنجش اندازه گیری کردند ، که فوتونهایی را در سریهای طول موج با فاصله مساوی تولید می کند که کمی شبیه علامتهای خط کش هستند. همه اینها به اندازه گیری انتقال مداری کمک کرد که 20 برابر دقیقتر از تلاشهای قبلی تیم بود.

نتیجه به دست آمده توسط محققان با اندازه گیری های قبلی هیدروژن طبیعی (هر چند اخیراً اخیر نیست) موافق نیست. و بسیار بسیار نزدیکتر به اندازه گیری های انجام شده با پروتون های میون می باشد. بنابراین ، از نظر مکانیک کوانتوم ، که دقیق است ، این خبر خوبی است.

اما خبر خوبی نیست ، زیرا هر دو نتیجه هنوز از نوار خطا خارج شده اند. بخشی از مشکل این است که جرم اضافه شده میون باعث می شود که نوارهای خطا در این آزمایش ها بسیار ناچیز باشد. این مسئله باعث می شود که نتایج بدست آمده با یک الکترون معمولی بدون همپوشانی کامل آنها با نتایج میون بسیار دشوار باشد. نویسندگان تصدیق می کنند که تفاوت احتمالاً صرفاً خطاهایی است که با توجه به دیدگاه “تأثیرات سیستماتیک در یک (یا هر دو) از این اندازه گیری ها” مورد توجه قرار نمی گیرند. این تأثیرات ممکن است عدم اطمینان را به اندازه کافی گسترش دهد تا امکان همپوشانی وجود داشته باشد.

[ad_2]

منبع: sadeh-news.ir