أدق مقياس لخاصية الجسم
مصر: ايهاب محمد زايد
لقد حصلنا للتو على أدق قياس لخاصية الجسيم على الإطلاق
النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات هو أفضل تخمين لدينا حاليًا حول الشكل الذي تبدو عليه المطبوعات الزرقاء للمادة. من بين جميع تنبؤاتها ، لا شيء دقيق مثل العزم المغناطيسي للإلكترون.
لا يتم التنبؤ به بدقة فحسب ، بل إنه من بين أكثر خصائص الجسيمات دقة قياسًا. وعلى الرغم من أن هاتين القيمتين متقاربتان ، إلا أنهما لا تتداخلان تمامًا ، مما يوفر تلميحات محيرة للفيزياء الجديدة.
الاقتراب من القيمة الدقيقة للعزم المغناطيسي للإلكترون – ببساطة ، مدى قوة تصرف الإلكترون كمغناطيس صغير – قد يفتح يومًا ما فهماً أكبر لبنات بناء الفيزياء وكيفية تفاعلها.
الآن قام علماء الفيزياء من جامعة هارفارد وجامعة نورث وسترن بدفع حدود هذه الدقة إلى أبعد من ذلك. أنتجت تجاربهم الأخيرة قيمة دقيقة تصل إلى 0.13 من 1 تريليون.
كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: “القيمة الجديدة أكثر دقة بمقدار 2.2 مرة من القيمة التي ظلت قائمة لمدة 14 عامًا وتتماشى معها.
إن تصميمنا وحساب النموذج القياسي دقيقان بدرجة كافية لإجراء اختبار أكثر دقة بعشر مرات “.
للحصول على قيمة اللحظة المغناطيسية للإلكترون الجديدة ، علق فريق البحث إلكترونًا واحدًا في غرفة شديدة التحكم تُعرف باسم مصيدة بينينج.
بعد تبريد الغرفة بالقرب من الصفر المطلق ، تمكن الفريق من استخدام مجال مغناطيسي لقياس “القفزات الكمومية” للإلكترون بين مستويات الطاقة ، دون التدخل في حالته الكمومية وإفساد الملاحظات.
توفر معادلات النموذج القياسي طريقة لحساب شيء يسمى ثابت البنية الدقيقة. تعادل تقريبًا 1/137 ، إنها أساسية للقوة الكهرومغناطيسية التي تربط الذرات ، مما يجعلها أمرًا مهمًا جدًا في الفيزياء.
تتنبأ هذه المعادلات نفسها بالعزم المغناطيسي للإلكترون إلى مستوى مذهل من الدقة لدرجة أن قياسه في المختبر أصبح اختبارًا محددًا لقدرة النموذج القياسي على عكس الواقع.
لبعض الوقت ، ظلت قياسات العزم المغناطيسي للإلكترون أكبر قليلاً مما يتنبأ به النموذج القياسي لجسيم مشحون شبيه بالنقطة ، مما أدى إلى ظهور حالة شاذة مغرية بدأت في الحل.
هذه النتائج الجديدة بها هامش خطأ أصغر بعشر مرات من هذا التناقض ، مما يشير بقوة إلى فيزياء غير معروفة.
يمكن أن يؤدي الضبط الدقيق لكل من التنبؤات والنتائج التجريبية إلى تقديم قيم تلمح إلى وجود جسيمات جديدة أو أنواع من التفاعلات التي لا نعرف عنها بعد.
يمتلك الباحثون بالفعل أفكارًا حول كيفية تحسين القياس ، ممثلة μ / μB (مقارنة قيمة بمغناطيس Bohr) ، إلى أبعد من ذلك. إنه يجعلنا أقرب من أي وقت مضى لإكمال النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.
كتب الباحثون: “تبدو التحسينات الأكبر بكثير في دقة μ / μB ممكنة الآن نظرًا لإثبات وجود جهاز أكثر استقرارًا ، وإحصاءات محسّنة ، وحالات عدم يقين مفهومة بشكل أفضل”.
نُشر البحث في مجلة Physical Review Letters
