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再精確10倍!質子磁矩高精確度測量創新紀錄

2017-11-28

11月27日,《科學》雜志日前發表的一項重要研究表明,高精確度測量的單個質子磁矩達到了小數點后十位——表征磁矩的g因子等于2.79284734462,精確度是2014年測量結果的十倍,創造了有史以來最精確的測量記錄。
 
  質子是原子核中帶正電的粒子,單個質子的磁矩不可思議地小,但仍可以量化,質子的基本屬性對于理解原子結構和精確測量宇宙中的基本對稱性,特別是在解釋物質和反物質間的不平衡性方面具有非常重要的意義。
 
  十多年前,物理學家就已開始對其進行測量了。德國美因茨大學、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家仍在進行實驗,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子,如質量、壽命、電荷、半徑和磁矩等特性,對于物理學本身來說非常重要。”
 
  論文第一作者、美因茨物理學家格奧爾格·施耐德介紹說,為了測量質子磁矩,團隊開發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定性,從而得以更高的精度測量。
 
  現在,他們創造的磁矩紀錄精確到小數點后十位,且與五周前發表的反質子g因子值相比,沒有明顯差異,提供了對電荷正負對稱、宇稱對稱和時間反演對稱(CPT)這一物理學基本定律的認知基礎。
 
  研究人員對這種精度仍不十分滿意,“數據傳輸率目前是最大的限制因素。”研究團隊稱將繼續與歐核中心的合作伙伴緊密聯系,尋找更精確確定質子和反質子磁矩的方法,以進一步證實當前的粒子物理模型。反過來,如果發現存在差異,或許還將找到通往全新物理概念的大門。

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