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再精确10倍!质子磁矩测量创新纪录

2017-11-28 10:46 来源:科技日报

  《科学》杂志日前发表的一项重要研究表明,高精确度测量的单个质子磁矩达到了小数点后十位——表征磁矩的g因子等于2.79284734462,精确度是2014年测量结果的十倍,创造了有史以来最精确的测量记录。

  质子是原子核中带正电的粒子,单个质子的磁矩不可思议地小,但仍可以量化,质子的基本属性对于理解原子结构和精确测量宇宙中的基本对称性,特别是在解释物质和反物质间的不平衡性方面具有非常重要的意义。

  十多年前,物理学家就已开始对其进行测量了。德国美因茨大学、马克斯·普朗克核物理研究所、GSI重离子研究所和日本理化研究所物理学家仍在进行实验,探索测量的极限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思尔博士解释说:“尽可能精确地了解质子,如质量、寿命、电荷、半径和磁矩等特性,对于物理学本身来说非常重要。”

  论文第一作者、美因茨物理学家格奥尔格·施耐德介绍说,为了测量质子磁矩,团队开发了有史以来最灵敏的潘宁阱装置,在增加磁场均匀性的同时,增加自屏蔽线圈减少了外部扰动,这两种措施有助于提高阱波器中的粒子稳定性,从而得以更高的精度测量。

  现在,他们创造的磁矩纪录精确到小数点后十位,且与五周前发表的反质子g因子值相比,没有明显差异,提供了对电荷正负对称、宇称对称和时间反演对称(CPT)这一物理学基本定律的认知基础。

  研究人员对这种精度仍不十分满意,“数据传输率目前是最大的限制因素。”研究团队称将继续与欧核中心的合作伙伴紧密联系,寻找更精确确定质子和反质子磁矩的方法,以进一步证实当前的粒子物理模型。反过来,如果发现存在差异,或许还将找到通往全新物理概念的大门。

 

编辑: 罗予岐
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