[ad_1]

با اجازه از کوانتومی وبلاگ انتزاع مجله.

یک تیم در پاریس دقیق ترین اندازه گیری ثابت ساختار ریز را انجام داده و امیدها برای نیروی جدیدی از طبیعت را از بین برد.شرکت فیزیک محاسباتی

آثابت های اساسی ، سرعت نور ، درجه سانتیگراد، هر چند از همه شکوه و عظمت برخوردار است درجه سانتیگرادمقدار عددی چیزی در مورد طبیعت نمی گوید. بسته به اندازه گیری آن در متر بر ثانیه یا مایل در ساعت متفاوت است. در مقابل ، ثابت ساختار ریز ، هیچ بعد و واحدی ندارد. این یک عدد خالص است که جهان را به میزان حیرت انگیزی شکل می دهد – همانطور که ریچارد فاینمن آن را توصیف کرده است “یک عدد جادویی که بدون درک به ما می رسد”. پل دیراک اصل این عدد را “اساسی ترین مسئله حل نشده در فیزیک” می داند.

ثابت عددی ساختار ریز که با حرف یونانی α (آلفا) مشخص می شود ، بسیار نزدیک به نسبت 1/137 است. اغلب در فرمول هایی ظاهر می شود که نور و ماده را کنترل می کنند. اریک کرنل ، فیزیکدان برنده جایزه نوبل از دانشگاه کلرادو ، بولدر و انستیتوی ملی استاندارد و فناوری گفت: “این مانند معماری است ، دارای یک بخش طلایی است.” وی گفت: “در فیزیک ماده کم انرژی – اتم ها ، مولکول ها ، شیمی ، زیست شناسی – همیشه رابطه ای وجود دارد”. “این نسبت ها معمولاً درجه ای از ثابت ساختار ریز هستند.”

“عامل سه یک معامله بزرگ است. دریغ نکنیم که این را یک موفقیت بزرگ بدانیم. “

ثابت در همه جا وجود دارد زیرا مشخصه نیروی الکترومغناطیسی است که بر ذرات باردار مانند الکترون ها و پروتون ها تأثیر می گذارد. “در دنیای روزمره ما همه چیز یا جاذبه است یا الکترومغناطیس است. به همین دلیل آلفا از اهمیت بالایی برخوردار است “. هولگر مولر ، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی. از آنجا که 1/137 کوچک است ، مغناطیس مغناطیسی ضعیف است. در نتیجه ، ذرات باردار اتمهای هوا را تشکیل می دهند که الکترونهای آنها از فاصله دور در مدار حرکت می کنند و به راحتی می پرند و به آنها پیوندهای شیمیایی اجازه می دهد. از سوی دیگر ، ثابت نیز به اندازه کافی بزرگ است: فیزیکدانان ادعا می کنند که اگر چیزی در حدود 1/138 باشد ، ستاره ها قادر به ایجاد کربن و حیات نخواهند بود ، همانطور که می دانیم وجود نخواهد داشت.

فیزیکدانان کم و بیش وسواس قدیمی را از اینکه ارزش خاص آلفا از کجا ناشی می شود کنار گذاشته اند. آنها اکنون تشخیص می دهند که ثابتهای اساسی می توانند بصورت تصادفی باشند و در هنگام تولد جهان با تاسهای کیهانی حل شوند. اما هدف جدیدی این هدف را به دست گرفت.

فیزیکدانان می خواهند ثابت ساختار ریز را تا حد ممکن با دقت اندازه گیری کنند. از آنجا که همه گیر است ، اندازه گیری آن دقیقاً به آنها امکان می دهد تئوری خود را در مورد روابط بین ذرات بنیادی ، مجموعه با شکوه معادلاتی که به عنوان مدل استاندارد فیزیک ذرات شناخته می شود ، آزمایش کنند. هرگونه مغایرت بین اندازه گیری های فوق العاده دقیق مقادیر مرتبط می تواند منجر به ذرات یا اثرات جدیدی شود که توسط معادلات استاندارد در نظر گرفته نشده است. کرنل این نوع اندازه گیری های دقیق را راه سوم برای کشف تجربی کارهای اساسی جهان ، همراه با ذرات و تلسکوپ ها دانست.

در یک مقاله جدید در طبیعت، تیمی متشکل از چهار فیزیکدان به سرپرستی Saida Gelati-Helifa از آزمایشگاه Kastler Brossel در پاریس ، دقیق ترین اندازه گیری تاکنون ثابت ساختار ریز را گزارش داده است. تیم با در نظر گرفتن اینکه α = 1 / 137،035999206 = مقدار ثابت را تا رقم اعشاری یازدهم اندازه گیری کرد.

با حاشیه خطای فقط 81 قسمت در تریلیون ، اندازه گیری جدید تقریباً سه برابر دقیق تر از بهترین اندازه گیری قبلی در سال 2018 از گروه مولر در برکلی ، رقابت اصلی است. (گوئلاتی-خلیفه دقیق ترین اندازه گیری را قبل از مولر در سال 2011 انجام داده است) مولر در مورد اندازه گیری آلفای جدید رقیب خود گفت: “عامل سه یک معامله بزرگ است. دریغ نکنیم که این را یک موفقیت بزرگ بدانیم. “

Saida Guelati-Helifa در آزمایشگاه خود در پاریس.ژان فرانسوا دارس و آن پاپیو

Guellati-Khélifa طی 22 سال گذشته آزمایش خود را بهبود بخشیده است. با اندازه گیری میزان شدت اتمهای روبیدیوم هنگام جذب فوتون ، ساختار ریز را اندازه گیری می کند. (مولر همین کار را با اتم های سزیم انجام می دهد.) سرعت پس زدن نشان می دهد که اتم های روبیدیوم چقدر سنگین هستند – سخت ترین عامل برای اندازه گیری در یک فرمول ساده برای ثابت ساختار ریز. مولر توضیح داد: “کمترین اندازه گیری دقیق همیشه محدودیت است ، بنابراین هرگونه بهبود در این امر منجر به بهبود ثابت ساختار ریز می شود.”

آزمایشگران پاریسی با خنک کردن اتمهای روبیدیوم تقریباً به صفر شروع کردند ، سپس آنها را در یک محفظه خلا قرار دادند. با ریزش ابر اتم ها ، محققان از پالس های لیزر برای قرار دادن اتم ها در یک برهم کوپانسی از دو حالت – ضربات فوتون ، نه ضربات استفاده می کنند. دو نسخه احتمالی هر اتم در مسیرهای جداگانه حرکت می کنند تا زمانی که پالس های لیزر بیشتری نیمه های سوپرپوزیشن را به عقب برگرداند. هرچه اتم هنگام لگد زدن به عقب بیشتر شود ، با نسخه شکسته نشده خود از فاز خارج می شود. محققان این تفاوت را اندازه گیری کردند تا میزان پس زدن اتم ها را نشان دهند. گوئلاتی-هلیفا گفت: “از سرعت عقب ، جرم اتم را استخراج می کنیم و جرم اتم مستقیماً در تعیین ثابت ساختار ریز نقش دارد.”

در چنین آزمایشات دقیق ، همه جزئیات مهم هستند. جدول 1 گزارش جدید “بودجه خطا” را ارائه می دهد که 16 منبع خطا و عدم اطمینان را در اندازه گیری نهایی تحت تأثیر قرار داده است. اینها شامل جاذبه و نیروی کوریولیس است که در اثر چرخش زمین ایجاد می شود – کاملاً کمی و جبران شده. بیشتر بودجه مربوط به خطاها از کمبودهای لیزر است که محققان سالها برای تکمیل آن صرف کرده اند.

بگیر ناوتیلوس بولتن

جدیدترین و محبوب ترین مقالات در صندوق ورودی شما تحویل داده می شوند!

دشوارترین چیز برای Guellati-Khélifa دانستن زمان متوقف کردن و انتشار آن است. او و تیمش هفته 17 فوریه 2020 را متوقف کردند ، درست همانطور که ویروس کرونا در فرانسه تثبیت شده بود. Guellati-Khélifa در پاسخ به این س ifال که آیا تصمیم برای چاپ مانند این است که یک هنرمند تصمیم بگیرد که یک نقاشی کامل است ، یا خیر ، گفت: “درست است. درست است. درست است. “

در کمال تعجب ، اندازه گیری جدید آن با رقم دهم مولر در سال 2018 متفاوت است که اختلاف بیشتری نسبت به خطای دو اندازه گیری دارد. این بدان معناست – به جز تفاوت اساسی بین روبیدیوم و سزیم – که یک یا هر دو اندازه گیری دارای یک خطای گزارش نشده هستند. اندازه گیری گروه پاریس دقیق تر است ، بنابراین در حال حاضر یک مزیت وجود دارد ، اما هر دو گروه تنظیمات خود را بهبود می بخشند و دوباره امتحان می کنند.

اگرچه این دو اندازه گیری متفاوت هستند ، اما دقیقاً همان مقدار آلفای حاصل از اندازه گیری دقیق الکترون هستند. g– عامل ، ثابت مربوط به گشتاور مغناطیسی یا گشتاور آن که الکترون در یک میدان مغناطیسی تجربه می کند. “شما می توانید ثابت ساختار ریز را به gکرنل گفت: “عاملی با جهنم زیاد ریاضیات.” “اگر معادلات فاقد هرگونه اثر جسمی باشند [of the Standard Model]، پاسخ اشتباه خواهیم گرفت. “

در عوض ، اندازه گیری ها کاملاً منطبق هستند و تا حد زیادی برخی پیشنهادات مربوط به ذرات جدید را رد می کنند. توافق بین بهترین ها gاندازه گیری های عامل و اندازه گیری مولر برای سال 2018 به عنوان بزرگترین پیروزی مدل استاندارد شناخته می شود. نتیجه جدید Guellati-Khélifa یک مسابقه حتی بهتر است. وی گفت: “این دقیق ترین توافق بین تئوری و آزمایش است.”

هنوز هم او و مولر تصمیم گرفته اند که پیشرفت های بیشتری انجام دهند. تیم برکلی به لیزر جدیدی با پرتوی وسیع تر (که به آن اجازه می دهد تا ابر اتم های سزیم آنها را به طور یکنواختی برخورد کند) روی آورده است ، در حالی که تیم پاریس قصد دارد ، از جمله موارد دیگر ، جای اتاق خلاuum خود را بگیرد.

چه شخصی به این پیشرفتهای ناچیز این همه تلاش می کند؟ گولاتی-هلیفا به سه ویژگی اشاره کرد: “شما باید با خود سختگیر ، پرشور و صادق باشید.” مولر در پاسخ به همین سوال گفت: “من فکر می کنم این هیجان انگیز است زیرا دوست دارم ماشین های براق خوب بسازم. و دوست دارم آنها را در مورد موضوعی مهم به کار ببرم. مولر گفت: “او خاطرنشان كرد كه هيچ كس قادر به ساخت يك برخورد دهنده پرانرژي مانند برخورد دهنده بزرگ هادرون در اروپا نيست. اما مولر گفت ، با ساختن يك ابزار با دقت بالا و نه يك ابزار پرانرژی ،” یا چهار نفر. “

ناتالی Ulhover نویسنده ارشد و سردبیر در است کوانتومی مجله علوم فیزیکی.



[ad_2]

منبع: khabar-shoma.ir