Sam Jarman tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Proton radiusunun lazer spektroskopiyası ilə ölçülməsi. Müəllif: Lothar Maisenbacher və başqaları.

Almaniyadakı fiziklər protonun eninin bu günə qədər ən dəqiq ölçməsini həyata keçiriblər. Lothar Maisenbacher və Maks Plank Kvant Optikası İnstitutundakı həmkarları hidrogen atomunda əvvəllər araşdırılmamış enerji səviyyəsində keçidi araşdıraraq göstəriblər ki, Standart Model qeyri-adi dərəcədə ciddi araşdırma altında qalmaqda davam edir və kainatın necə davrandığına dair ən yaxşı anlayışımıza zidd olan rəqib nəzəriyyələr üçün əvvəlkindən daha az yer qoyur. Tədqiqat Nature jurnalında dərc olunub .

Protonun ölçüsü

Bu günə qədər kvant elektrodinamikası (KED) işığın və maddənin fundamental səviyyədə qarşılıqlı təsirini təsvir etmək üçün ən uğurlu çərçivəmizdir. Standart Modelin mərkəzi sütunu olaraq, bütün müşahidə olunan maddələri elementar hissəciklər və onların qarşılıqlı təsir göstərdiyi fundamental qüvvələr baxımından təsvir etmək üçün daha geniş səylərin bir hissəsini təşkil edir.

Fizikada hər hansı bir nəzəriyyənin davamlı qalması üçün onun proqnozları real təcrübələrlə təsdiqlənməlidir. Onilliklər ərzində getdikcə daha dəqiq ölçmələr aparan tədqiqatçılar QED-in proqnozlarını dəfələrlə sınaqdan keçiriblər – çox vaxt təəccüblü dərəcədə oxşar nəticələr əldə ediblər. Lakin eyni zamanda, onlar Standart Modeldəki çatlara işarə edə biləcək və yeni, izah olunmamış fizikaya işarə edə biləcək ən kiçik sapmaları belə axtarıblar.

Belə testlərdən biri protonun eninin və ya “yük radiusunun” ölçülməsini əhatə edir. Son illərdə müxtəlif eksperimental üsullar bu kəmiyyət üçün bir qədər ziddiyyətli dəyərlər ortaya çıxarmışdır ki, bu da fiziklərin QED testlərini son dəqiqliyə çatdırmaq imkanlarını məhdudlaşdırmışdır.

Hidrogen atomları ilə ölçmələr

Maisenbacherin komandası öz tədqiqatlarında protonun yük radiusunu misli görünməmiş dəqiqliklə təyin etməklə QED-ə qoyulan məhdudiyyətləri daha da sərtləşdirməyə çalışdılar. Ölçmələri üçün onlar protonun ölçüsü ilə hidrogenin enerji səviyyələrinin dəqiq mövqeləri arasındakı daxili əlaqəni nəzərə aldılar.

Atomlardakı elektronlar yalnız ayrı-ayrı enerji səviyyələrini tuta bilər və çox spesifik tezliklərdə fotonları udmaqla və ya yaymaqla bu səviyyələr arasında keçid edirlər. Bu tezliklərin dəqiq dəyərləri, olduqca incə olsa da, protonun ölçüsündən asılıdır.

Tədqiqatçılar sınaqlarını aparmaq üçün tək bir elektronun orbitində fırlanan tək bir protondan ibarət olan hidrogen atomuna müraciət etdilər. Hidrogen çox sadə olduğundan, onun elektron enerji səviyyələrinin sxemi daha ağır atomlara nisbətən daha az mürəkkəbdir və bu da onu QED-in proqnozları üçün ideal sınaq meydançasına çevirir.

Lakin, QED-i həddində araşdırmaq üçün tələb olunan son dərəcə dəqiqliklə, eksperimental texnikalardakı fərqlər və əlaqəli qeyri-müəyyənliklər ölçmələr arasında uyğunsuzluqlar yarada bilər. Bu uyğunsuzluqlar proton radiusunun dəqiqləşdirilməsini və QED-in proqnozlarının daha da sınaqdan keçirilməsini çətinləşdirib.

Görünməmiş dəqiqlik

Bu çətinliyi həll etmək üçün komanda əvvəllər bu dəqiqlik səviyyəsində araşdırılmamış enerji səviyyəsində keçidi ölçdü: hidrogenin 2S həyəcanlanmış vəziyyətindən daha da həyəcanlanmış 6P vəziyyətinə. 2S vəziyyəti əksər həyəcanlanmış vəziyyətlərlə müqayisədə qeyri-adi dərəcədə uzunömürlü olduğundan, son dərəcə dəqiq ölçmələr üçün sabit bir başlanğıc nöqtəsi təmin edir.

Tədqiqatçılar yüksək dəqiqlikli lazer spektroskopiyasından istifadə edərək keçid fotonunun tezliyini 730,690,248,610,7948 kilohers olaraq ölçdülər: Standart Model tərəfindən proqnozlaşdırılan dəyərdən cəmi 0,0025 kilohers uzaqda.

Bundan, onlar 0,840615 femtometr proton yük radiusunu çıxardılar ki, bu da hidrogen enerji səviyyəsindəki keçidlərdən əldə edilən əvvəlki dəyərlərdən təxminən 2,5 dəfə daha dəqiqdir. Ən əsası, nəticə əvvəlki hidrogen təcrübələrində tapılan daha kiçik radiusla uyğun gəlir və uzun müddətdir davam edən uyğunsuzluqların aradan qaldırılmasına kömək edir.

Standart Model üçün daha dəqiq testlər

Ümumilikdə, bu təcrübə, bağlı atom sistemlərində QED-in bu günə qədərki ən sərt sınaqlarından birini təmsil edir. Standart Model getdikcə daha dəqiq sınaqlara davam gətirdikcə, alternativ nəzəriyyələr üçün yer daha da azalır. Standart Modeldən kənarda yeni fizika mövcuddursa, o, indi daha dar çərçivələrdə gizlənməlidir və bu da potensial gələcək kəşfləri həm daha çətin, həm də daha dərin edir.

Müəllifimiz Sam Jarman tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

Lothar Maisenbacher və digərləri, Atom hidrogen ilə Standart Modelin trilyon başına alt hissə sınağı, Təbiət (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10124-3

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Əsas anlayışlar

hidrogenAtom və molekulyar quruluşAtom sistemləriZərrəciklər fizikası

© 2026 Science X Network