Ученые нашли "магическое число", связывающее силы Вселенной

 

Исследователи резко повышают точность числа, которое связывает фундаментальные силы.

Вселенная и константа тонкой структуры.

Группа физиков провела эксперименты по определению точного значения константы тонкой структуры.

Это чистое число описывает силу электромагнитных сил между элементарными частицами.

Ученые повысили точность этого измерения в 2,5 раза.

Физики с невероятной точностью определили значение того, что было названо "магическим числом" и считалось одной из величайших загадок физики такими известными учеными, как Ричард Фейнман. Постоянная тонкой структуры (обозначаемая греческим α для "Альфа") показывает силу электромагнитных сил между элементарными частицами, такими как электроны и протоны, и используется в формулах, относящихся к материи и свету.

Это чистое число, без единиц и измерений, является ключом к работе стандартной модели физики. Ученым удалось повысить его точность в 2,5 раза или 81 часть на триллион (П. П. Т.), определив значение константы равным α = 1/137.03599920611 (причем последние две цифры все еще оставались неопределенными).

Как пишут исследователи в их статье определение константы тонкой структуры с поразительной точностью является не просто сложным делом, но имеет решающее значение "потому что расхождения между предсказаниями Стандартной модели и экспериментальными наблюдениями могут служить доказательством Новой физики."Получение очень точного значения фундаментальной постоянной может помочь сделать более точные предсказания и открыть новые пути и частицы, поскольку физики пытаются примирить свою науку с тем фактом, что они все еще не полностью понимают темную материю, темную энергию и несоответствие между количеством материи и антиматерии.

Постоянная тонкой структуры, впервые введенная в 1916 году, описывает силу электромагнитного взаимодействия между светом и заряженными элементарными частицами, такими как электроны и мюоны. Подтверждение константы с такой точностью дополнительно цементирует расчеты на основе стандартной модели физики. Из этого знания вытекают и другие выводы, например тот факт, что электрон не имеет субструктуры и действительно является элементарной частицей. Если бы его можно было разбить еще больше, он показал бы магнитный момент, который не соответствовал бы тому, что наблюдалось.

В интервью журналу Quanta лауреат Нобелевской премии физик Эрик Корнелл (который не участвовал в исследовании) объяснил, что существуют соотношения больших объектов к меньшим, которые проявляются в "физике низкоэнергетической материи-атомах, молекулах, химии, биологии.- И что удивительно,-добавил он, - эти соотношения, как правило, являются степенями константы тонкой структуры.

Процесс измерения константы тонкой структуры включал в себя луч света от лазера, который заставлял атом отскакивать. Красный и синий цвета указывают на пики и впадины световой волны соответственно.

Для нового измерения команда из четырех физиков во главе с Саидой Геллати-Хелифой из Лаборатории Кастлера Бросселя в Париже использовала метод интерферометрии материи-волны. Этот подход включает в себя наложение электромагнитных волн, чтобы вызвать интерференционную картину, которая затем изучается для получения новой информации. В конкретном эксперименте для получения нового значения постоянной тонкой структуры ученые направили лазерный луч на переохлажденные атомы рубидия, чтобы заставить их отдавать, поглощая и испуская фотоны. Измерив кинетическую энергию отдачи, ученые вывели массу атома, которая затем была использована для вычисления массы электрона. Постоянная α был найден на следующем шаге, взятый из массы электрона и энергии связи атома водорода, который был получен с помощью спектроскопии.

Источник.