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單個質(zhì)子磁矩測量再創(chuàng)新紀(jì)錄

[2017/11/28]

    11月27日,《科學(xué)》雜志日前發(fā)表的一項(xiàng)重要研究表明,高精確度測量的單個質(zhì)子磁矩達(dá)到了小數(shù)點(diǎn)后十位——表征磁矩的g因子等于2.79284734462,精確度是2014年測量結(jié)果的十倍,創(chuàng)造了有史以來最精確的測量記錄。
  
  質(zhì)子是原子核中帶正電的粒子,單個質(zhì)子的磁矩不可思議地小,但仍可以量化,質(zhì)子的基本屬性對于理解原子結(jié)構(gòu)和精確測量宇宙中的基本對稱性,特別是在解釋物質(zhì)和反物質(zhì)間的不平衡性方面具有非常重要的意義。
  
  十多年前,物理學(xué)家就已開始對其進(jìn)行測量了。德國美因茨大學(xué)、馬克斯·普朗克核物理研究所、GSI重離子研究所和日本理化研究所物理學(xué)家仍在進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探索測量的極限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思爾博士解釋說:“盡可能精確地了解質(zhì)子,如質(zhì)量、壽命、電荷、半徑和磁矩等特性,對于物理學(xué)本身來說非常重要!
  
  論文第一作者、美因茨物理學(xué)家格奧爾格·施耐德介紹說,為了測量質(zhì)子磁矩,團(tuán)隊(duì)開發(fā)了有史以來最靈敏的潘寧阱裝置,在增加磁場均勻性的同時,增加自屏蔽線圈減少了外部擾動,這兩種措施有助于提高阱波器中的粒子穩(wěn)定性,從而得以更高的精度測量。
  
  現(xiàn)在,他們創(chuàng)造的磁矩紀(jì)錄精確到小數(shù)點(diǎn)后十位,且與五周前發(fā)表的反質(zhì)子g因子值相比,沒有明顯差異,提供了對電荷正負(fù)對稱、宇稱對稱和時間反演對稱(CPT)這一物理學(xué)基本定律的認(rèn)知基礎(chǔ)。
  
  研究人員對這種精度仍不十分滿意,“數(shù)據(jù)傳輸率目前是最大的限制因素!毖芯繄F(tuán)隊(duì)稱將繼續(xù)與歐核中心的合作伙伴緊密聯(lián)系,尋找更精確確定質(zhì)子和反質(zhì)子磁矩的方法,以進(jìn)一步證實(shí)當(dāng)前的粒子物理模型。反過來,如果發(fā)現(xiàn)存在差異,或許還將找到通往全新物理概念的大門。

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