Przełom: promień ładowania helu-3 dokładnie mierzony jak nigdy dotąd!

Przełom: promień ładowania helu-3 dokładnie mierzony jak nigdy dotąd!

Mainz, Deutschland - W pionierskim badaniu zespół badawczy pod kierunkiem prof. Dr Randolfa Pohla na Uniwersytecie Johannes Gutenberg University (JGU) dokonał przełomowych postępów w pomiarze podstawowych właściwości jąder atomowych. Wyniki tego dochodzenia, które dotyczy określenia promienia ładunku miononicznego helu-3, zostały opublikowane 23 maja 2025 r. W czasopiśmie Science i osiągnęły precyzję, która do tej pory nie była niezrównana. Eksperymenty przeprowadzono w Paul Scherrer Institute w Szwajcarii i osiągnięto nową wartość dla promienia obciążenia helu mionowego-3 wynoszącą 1 97007 ± 0,00097 femtometrów, czyli piętnaście niż wcześniejsze pomiary.

Myonic Helum-3, który składa się z dwóch protonów i neutronów, zastępuje klasyczne elektrony myonami. Ta jedna zmiana umożliwia bardziej precyzyjne pomiary, ponieważ myony są bardziej cięższe niż elektrony i zwiększają nakładanie się funkcji fali z rdzeniem. Zespół badawczy wykorzystał pulsowaną spektroskopię laserową do analizy różnych przejść w jonie mionicowym i osiągnięciu znakomitych wyników. Ta technologia już się udowodniła w pomiarze innego wodoru i deuteru, aby lepiej zrozumieć strukturę jąder atomowych.

Precyzja i porównanie z istniejącymi pomiarami

Wyznaczone wartości odpowiadają pomiarom normalnego helu, które przeprowadzono w Amsterdamie. Różnica w promieniu ładunku między helem-3 i helem-4 można teraz dokładnie określić. Jest to kluczowy krok dla poprawy naszej wiedzy o podstawowych strukturach i ustaleniu podstawowych stałych naturalnych. W przyszłości zespół badawczy planuje przeanalizować dalsze jądra atomowe od litu do neonu z nowymi detektorami X -Ray.

Doskonałe wyniki są nie tylko wynikiem pracy eksperymentalnej, ale także wynikiem ścisłej współpracy w klastrze doskonałości Prism+. Podstawy teoretyczne zostały wykonane przez grupę znanych naukowców, w tym prof. Sonia Bacca, prof. Dr Marc Vanderhaighen i dr Franziska Hagelstein.

Znaczenie wyników

Zdobyta wiedza ma fundamentalne znaczenie nie tylko dla badań podstawowych, ale także dla odkrycia nowych zjawisk fizycznych. Bardziej precyzyjny promień może mieć wpływ na istniejące teorie na strukturę podstawową i pokazuje potrzebę przetestowania istniejących modeli. Obecna wartość promienia ładunku helionu służy również jako punkt odniesienia dla teorii z kilkoma nukleonami i otwiera nowe możliwości precyzyjnych testów w atomach^3 $ HE i jon $ 3.

Członkowie zespołu Crema Collaboration, która obejmuje również Karsten Schuhmann i 38 innych naukowców, opublikowali wkład w badanie 19 maja 2023 r. Z końcową rewizją 25 czerwca 2023 r. W ich wynikach określają imponujące wartości dla zmiany jagnięciny i hiperfinistrowej struktury, które dostarczają ważnych informacji na temat struktury nuklearnej.

W ostatnich latach coraz częściej badano rozbieżność między promieniami miononicznymi i elektronicznymi, ponieważ stwierdzono również w wodorze. Te tak zwane „puzzle o promieniu protonu” zostały wzmocnione przez badania nad helem mięśniowym-3, ponieważ pomiary wskazują na niewielkie, ale znaczące odchylenie. Zespół badawczy ma nadzieję uzyskać dalsze odpowiedzi poprzez spektroskopię laserową atomów mionii i zakwestionować istniejące teorie w fizyce cząstek.

Badania są finansowane przez Niemiecką Fundację Badawczą w ramach Collaborative Research Center 1660 w JGU i imponująco pokazują, w jaki sposób interakcja teorii i eksperymentu może wykazywać nowe sposoby fizyki.

W celu uzyskania dalszych informacji na temat pomiarów promienia ładunku helu-3 odnosimy się do raportowania na uni-mainz.de Szczegóły w sprawie Experiment on the publication On on a in a w wydawaniu w [ href = "https://arxiv.org/abs/2305.11679"> arxiv.org oraz ogólny pogląd na temat na mpg.de