惊喜! 永利皇宫网站比我们想象的要轻

惊喜! 永利皇宫网站比我们想象的要轻

模型显示永利皇宫网站和中子挤在原子核中。

carloscastilla / iStockphoto的
惊喜! 永利皇宫网站比我们想象的要轻

你无法在浴室秤上称量宇宙中最小的粒子。 但是在一个聪明的新实验中,物理学家发现一个这样的粒子 - 永利皇宫网站 - 比以前想象的要轻。

“这是对永利皇宫网站质量的显着改善,”塔拉哈西佛罗里达州立大学的物理学家埃德蒙·迈尔斯说,他没有参与这项工作。 “我看不出他们所做的任何漏洞。 他们做得很好。“

被称为永利皇宫网站的微小带正电粒子无处不在。 它们栖息在每个原子的中心,构成了太阳和其他恒星的大部分。 它们如此轻盈 - 十亿分之一十亿分之一十亿分之一 - 它们无法通过普通手段进行称重。 但近几十年来,物理学家将强大的电场和磁场结合在一个称为潘宁陷阱的装置中,以更精确地测量永利皇宫网站的质量。 在这些实验中, 电场和磁场陷阱   永利皇宫网站,而磁场迫使它以一个圆圈运动。 当它旋转时,永利皇宫网站将以与其质量相关的频率振动或振荡。 研究人员可以通过测量这个频率来计算永利皇宫网站的质量,并将其与参考物(通常是碳-12原子的核)进行比较,碳原子被定义为12个原子质量单位。

但没有实验是完美的。 磁场的时间和空间不同,导致测量误差很小。 为了减少这些波动的影响,在德国美因茨工作的一组物理学家将碳核和永利皇宫网站加载到单独的存储陷阱中,然后快速地将它们穿梭进出测量陷阱。 尽管在先前的实验中交换细胞核和永利皇宫网站需要超过30分钟,但德国组仅需要约3分钟 - 限制错误累积的机会。 该团队还在其设置中添加了更多运动探测器,从而实现了一项测量,总体精度为32万亿分之一。

研究人员发现 。 该团队本周在“ 物理评论快报”上报告说,这比过去实验的平均值低约300亿分之一 - 这看似微小的差异实际上是三个标准偏差的显着差异。 (相比之下,科学家通常认为两个标准偏差足以使实验结果具有统计学意义。)

德国海德堡马克斯普朗克核物理研究所的物理学家斯文·斯特姆(Sven Sturm)和该组织的负责人不确定为什么其他研究人员会测量出这么高的质量,但他怀疑是隐藏的错误来源。 然而,他补充说,他的团队的结果与之前的团队的结果一致,最近测量的是由两个永利皇宫网站和一个中子组成的氦-3原子的质量。

德国团队现在计划通过在单独的陷阱中同时测量永利皇宫网站和碳离子来进一步提高精度,这将消除由于磁场波动引起的不确定性。 一个小组成员也将试图权衡反永利皇宫网站 - 永利皇宫网站的带负电荷的分子。 即使永利皇宫网站和反永利皇宫网站的质量之间的微小差异也可以帮助解释为什么我们看到的宇宙是由物质构成的, 。

Sturm还希望其他研究小组进行独立测量,以确保他的团队的结果不会遭受一些隐藏的错误。 (提供先前测量的两个主要组不再有效。)“我很高兴看到更多的团队在这个精确度水平上进行测量,因此我们可以真正比较值并找到它们,并且希望它们是一致的,”他说。

*更正,7月21日,下午12:45:这个故事已被修改,以澄清潘宁陷阱如何工作以及研究人员如何测量粒子的质量。

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