Квантовая электродинамика подтверждена экзотическими атомами
Международное сотрудничество исследователей, в том числе Института физики и математики Вселенной им. Кавли (Kavli IPMU), успешно провело эксперимент по проверке квантовой электродинамики сильного поля с экзотическими атомами путем выполнения высокоточных измерений Энергетический спектр мюонных характеристических рентгеновских лучей, испускаемых мюонными атомами с использованием современного рентгеновского детектора, сообщается о новом исследовании в Physical Review Letters. Результаты группы — важный шаг к проверке фундаментальных физических законов в условиях сильных электрических полей, которые человечество пока не может создать искусственно. Ожидается, что высокоэффективный и точный метод определения энергии рентгеновского излучения с использованием современной квантовой технологии, продемонстрированный в этом исследовании, будет применяться в различных областях исследований, таких как методы неразрушающего элементного анализа с использованием мюонных атомов.
Открытие физических законов всегда было мечтой ученых. Они были найдены или предложены для объяснения наблюдаемых явлений, которые не могут быть поняты существующими теориями. Во многих случаях открытие новой физики требует разработки новых экспериментальных методов и повышения точности измерений. Наиболее точно проверенной теорией физических законов является квантовая электродинамика (КЭД), которая описывает микроскопические взаимодействия между заряженными частицами и светом. Ученые постоянно раздвигают границы того, насколько точно КЭД описывает нашу физическую реальность. В этой статье сотрудники коллаборации ввели низкоскоростной пучок отрицательных мюонов из установки J-PARC в газообразный неон, а энергия характеристического рентгеновского излучения, испускаемого образующимися атомами мюонного неона (Ne), была точно измерена с использованием сверхпроводящего переходного датчика. Детектор Edge Sensor (TES). Благодаря полному использованию превосходного энергетического разрешения детектора TES энергия характеристического рентгеновского излучения мюонов была определена с абсолютной неопределенностью менее 1/10 000, а вклад поляризации вакуума в квантовую электродинамику сильного поля был успешно подтвержден. с высокой точностью 5,8 %.
Детектор TES изначально разрабатывался для космических рентгеновских наблюдений. Текущий проект Такахаши в Kavli IPMU заключается в проведении беспрецедентных междисциплинарных исследований с использованием этого детектора. В его команду входят ассистент проекта Kavli IPMU профессор Синитиро Такеда, исследователь проекта Михо Кацурагава и аспирант Кайри Майн, принимавший участие в экспериментах с мюонами. Ожидается, что демонстрация коллаборацией экспериментальной техники с использованием мюонных атомов приведет к большому прорыву в изучении проверки КЭД в сильных электрических полях. Подробности исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Эффекты КЭД более выражены в средах с сильными электрическими полями, но теоретические расчеты в этом случае усложняются. Поэтому сильное электрическое поле очень важно для проверки КЭД. В течение многих лет эксперименты с использованием высокозарядных ионов (HCI), которые представляют собой атомы, лишенные нескольких электронов, проводились как подход к созданию среды с сильным электрическим полем.
Электрическое поле, ощущаемое связанными электронами в HCI, становится сильнее по мере увеличения атомного номера, а эффект экранирования подавляется за счет отрыва многих электронов. Исследования HCI с использованием больших ускорителей все еще активно проводятся. Однако даже для HCI с большими атомными номерами нельзя не учитывать влияние конечного размера ядра. Было указано, что этот эффект точно не известен, и поэтому точность проверки КЭД, которая сравнивает экспериментальные результаты с теорией, сильно скомпрометирована. Чтобы проверить КЭД в сильных электрических полях иначе, чем с HCI, международные исследовательские группы сосредоточились на «экзотических атомах», в которых отрицательно заряженная частица связана с ядром вместо электрона. Среди множества экзотических атомов мюонные атомы состоят из отрицательных мюонов (элементарных частиц примерно в 200 раз тяжелее электронов) и ядер. В настоящее время отрицательные мюоны можно извлекать в виде пучков больших ускорителей. Мюонные атомы характеризуются чрезвычайно близкой близостью отрицательного мюона к ядру, при этом радиус орбиты связанного мюона составляет примерно 1/200 радиуса связанного электрона.
В результате электрическое поле, ощущаемое мюоном, примерно в 40 000 раз сильнее, чем электрическое поле, ощущаемое связанным электроном того же квантового уровня в HCI, что приводит к огромному эффекту КЭД. Кроме того, используя отрицательные мюоны, занимающие квантовые уровни с высоким угловым моментом и мало перекрывающиеся с ядром, можно проводить эксперименты, в которых в значительной степени подавляется влияние конечного размера ядра. Точно измеряя энергию мюонных характеристических рентгеновских лучей, испускаемых при девозбуждении мюонных атомов с определенного уровня на более низкие уровни, можно проверить КЭД в сильном электрическом поле. Таким образом, мюонные атомы являются многообещающей экспериментальной мишенью для проверки КЭД в сильном поле. Однако есть несколько проблем, которые необходимо преодолеть. Самый большой из них заключается в том, что некоторое количество мюонных атомов должно быть приготовлено в изолированной среде. Присутствие атомов или молекул вблизи мюонных атомов может вызвать быстрый перенос электронов и изменить энергию мюонных характеристических рентгеновских лучей. Решение состоит в использовании мишеней из разбавленного газа с небольшой плотностью (низкое давление), но количество образующихся мюонных атомов и результирующая интенсивность мюонных характеристических рентгеновских лучей уменьшаются.
Международная исследовательская группа провела эксперименты в Японском исследовательском комплексе протонных ускорителей (J-PARC) в Токай-мура, Ибараки, где доступен самый интенсивный в мире низкоскоростной мюонный пучок. Для того чтобы определить энергию с достаточной точностью даже при низкоинтенсивном мюонном характеристическом рентгеновском излучении, эксперимент был проведен с микрокалориметром со сверхпроводящим краевым датчиком (TES), который является высокоэффективным детектором рентгеновского излучения с высоким разрешением. Используя атомы инертного газа неона (10Ne) в качестве мишени, они достигли энергетического разрешения, которое на порядок выше, чем у обычных полупроводниковых детекторов (полуширина на полувысоте [11]: 5,2 эВ) в условиях разбавления 0,1 атм, и успешно измерили мюонные характеристические рентгеновские лучи. Показанные пики в основном обусловлены перекрытием мюонных характеристических рентгеновских лучей от шести различных переходов, а энергия мюонных характеристических рентгеновских лучей была определена с высокой точностью 0,002% путем анализа вкладов от каждого из них.
Они повторили измерения при изменении давления неоновой газовой мишени и подтвердили, что энергия мюонных рентгеновских лучей постоянна в пределах ошибки эксперимента независимо от давления неоновой газовой мишени. Таким образом, можно сделать вывод, что мюонные атомы неона находились в изолированном окружении. Они сравнили последние теоретические расчеты с экспериментальными результатами и подтвердили, что они совпадают в пределах погрешности эксперимента. Исследователям удалось проверить эффект поляризации вакуума в сильном электрическом поле с чрезвычайно высокой точностью 5,8%. Это сравнимо с точностью КЭД в сильном поле с использованием многозарядного иона урана U91+, которая на сегодняшний день является наиболее точным наблюдением.
Источник
Последние аномальные новости

Жители острова Пасхи посещали Южную Америку

Загадка образования первых галактик

Загадочный проект 'Синий луч' в действии

Замаскированный НЛО замечен над Португалией

Изучение экзотических звездных явлений

Космический телескоп распутал историю нашей галактики

Марсианский вертолет мог бы стать бортовым геологом

НЛО замечен над Южной Африкой

НЛО летают над атомными электростанциями Индии

Новый троянский астероид нашли на орбите Марса

Обнаружены четыре новых экзотических белых карлика

Понимание коррозии позволяет создавать новые металлы

Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий

Секреты пояса Ван Аллена раскрыты

Стареющие коричневые карлики становятся одинокими

Таинственный свет в небе над Сан-Антонио

Темная материи поможет понять эволюцию галактик

Уфологи могут научить нас политической паранойе

Элитные коммандос захватили НЛО

Японский летчик-истребитель рассказал о НЛО

Бигфут и сасквоч - инопланетные гибриды

Выявили лучшие места в США для обнаружения НЛО

Инопланетяне дали нам план Стоунхенджа

Инопланетяне используют невероятные технологии

Культурная площадь в Розуэлле примет уфо-фестиваль

НЛО вблизи ядерных установок ставят экспертов в тупик

НЛО замечен над поверхностью Луны

Оборона землян будет быстро подавлена инопланетянами

Общественный колледж Портленда предлагает курс по НЛО

Одна из дюжины звезд поедает свои планеты

Официальные лица США ничего не знают о НЛО

Планетологи пытаются оценить толщину льда на Европе

Поиски обломков рейса MH370 дали новую надежду

Пришло время изучить лунные лавовые трубки

Самые паранормальные места в Нью–Йорке

Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры

Уинстон Черчилль скрывал информацию об НЛО

Уфологи устремились на юг Франции

Фестиваль НЛО пройдет в апреле в Эдинбурге

Шведский архив регистрирует паранормальные явления

Автокресло

Влияние накрутки реакций в Telegram на контентную стратегию. Анализ и рекомендации

Астрофизики дадут подсказку в поисках темной материи

Более 1500 наблюдений НЛО над Великобританией за 4 года

Британский взгляд на внешность инопланетян

В Великобритании замечено почти 2000 наблюдений НЛО

ИИ ChatGPT является очень эффективным инструментом

Как были сделаны татуировки ледяного человека Эци

Как, по мнению британцев, выглядят инопланетяне

Китай может начать атаку на США с Луны

Китай строит ядерный космический двигатель

Люди изменили свои суждения под воздействием ИИ

Наблюдения НЛО в районе Тиссайда

Наблюдения НЛО над Ноттингемширом за последние три года

Намеки на третью планету системе PDS 70

Начались продажи электрических летающих такси

Нашли одну из древнейших звезд

Один астероид создал более 2 млрд вторичных кратеров

Пентагон усердно скрывает информацию об НЛО

Плавающие кристаллы замедляют старение звезд

Планетарная геофизика поможет в поиске инопланетян

Последние наблюдения НЛО в Лестершире

Почему миллиардеры по всему миру строят бункеры

Рентген показал каменного младенца внутри женщины

Робот, который выполнил сальто назад без гидравлики

Сбитый с толку астроном заметил НЛО над Луной

Следующий имплант Neuralink подарит зрение слепым

Собираются создать лунную железную дорогу

Создали импульсный двигатель на водяном топливе

У людей с гаванским синдромом не выявили повреждений мозга

Флотилия НЛО замечена над горой Шаста

Эра ИИ наступит быстрее, чем мы думали

Анализ может привести к изменению парадигмы о НЛО

Более 1500 наблюдений НЛО над Англией за 4 года

В Башкирии заметили падение с неба светящегося шара

Вампиршу XVI века похоронили с кирпичом в зубах

Детей из Зимбабве мучает полтергейст

Екатеринбуржцы увидели НЛО в облаках над городом

Жительница Эдинбурга заметила дискообразный НЛО

Загадка Безумного камня

Йог 22 года медитирует на жутком холоде

Как мы будем с ними разговаривать с инопланетянами

Легендарная подземная школа чернокнижников

Мы увидим полностью созданные ИИ игры через 5-10 лет

Наблюдения НЛО в Англии с 2020 года

Наблюдения НЛО над Мерсисайдом

Наркомана убила статуя Будды

НАСА обнаружит жизнь на Европе к 2030 году

Нечто с длинной шеей попал на камеру наблюдения

НЛО пролетает над поверхностью Луны

НЛО сбили в бразильском городе Пау Гранде

Новые изображения дьявольской кометы

Новые необычные наблюдения НЛО в районе Ковентри

ООН приняла эпохальную резолюцию по ИИ

Полемика вокруг загадочных сферул не утихает

Процедуры отчетности о НЛО и утилизации материалов

Рост числа государственных служащих-роботов

Самые реалистичные сценарии Апокалипсиса

Ужасающее заболевание - синдром лица демона

Что предсказал Нострадамус России

Штаты США, где вы будете похищены инопланетянами

Эволюция мозговых чипов

Бетти Андреассон провела у пришельцев несколько часов

Где в США лучшее место, чтобы увидеть НЛО

Загадочный космонавт Солуэй Ферт

Интерактивная карта НЛО в Великобритании

Истинно верующие атаковали бывшего главу AARO

Историческая уфологическая хроника

Лучшее место для встречи с инопланетянами

Не ждите правды от правительства США о НЛО

Несколько НЛО были замечены над Орегоном

Нефтянник заметил НЛО в форме тарелки

НЛО заметили в штате Миннесота

НЛО над фермой в Орегоне

НЛО украл шесть дней из жизни Трэвиса Уолтона

Офицер полиции Лонни Замора заметил НЛО

Парень заметиил НЛО прежде чем они растворились

Первая трансплантация ГМ-почки свиньи пациенту

Похищение Бетти и Барни Хилл одно из самых странных

Сексуальные эксперименты инопланетян над землянами

Тайна наблюдений НЛО вблизи ядерных объектов

Уфологи терроризируют бывшего директора AARO

Азиатская Зона 51 проводит фестиваль

Астероид изменил форму после удара зонда землян

Вы когда-нибудь сталкивались с инопланетянами в Айдахо

Изменяющий форму НЛО замечен над Бирмингемом

ИИ комментирует теории заговора о Кеннеди

ИИ может заменить умерших близких людей

ИИ становится волком с Уолл-стрит

Масштабная уфо-конференция все ближе

Модель Эбби Клэнси боится инопланетян

Нашли лучшее место для наблюдений НЛО в США

НЛО в форме тарелки парил над нефтяной вышкой

Одержимая женщина помочилась черным

Пациент Neuralink с параличом конечностей играет в шахматы

Похищение в Паскагуле покажут на Netflix

Почему так много людей все еще верят в НЛО

Сверхпроводимости при комнатной температуре не существует

Уфологи собрались у офиса Чака Шумера в Нью-Йорке

Уфологи устремились в тихий город Лимож

Уфологическая неделя на британском ТВ

Я вырос, мучимый злыми демонами, теперь я экзорцист

Быстрые займы онлайн

Аватар никогда не будет лгать или будет

Адмирал ВМС видел секретные файлы об НЛО

Водород обеспечивал энергию при зарождении жизни

Высокоскоростная камера зафиксировала полет НЛО

Добровольцы обнаружили 15 редких активных астероидов

Инопланетяне более чем реальны

Как Земля остается пригодной для жизни

Может ли земная жизнь выжить у красного карлика

Наблюдения НЛО в Арканзасе

Нам следует изучать на неопознанные подводные объекты

Нейтринный фон мог бы многое рассказать нам о Вселенной

Нехватка воды приводит к образованию кругов фей

НЛО замечен над Лас-Вегасом и горой Спирит

Оператор нефтяной вышки заметил НЛО

Опубликована карта активных черных дыр

Песчаные дюны Титана состоят из разбитых маленьких лун

Сколько времени потребуется, чтобы обойти Марс

Таинственные звери Японии. Жуткие ползающие твари

Тайна сознания. Чего может достичь наука

Уфо-конференция стоимостью 160 фунтов за билет

Британский спецназ обнаружил сбитый НЛО

Воспроизвели самую раннюю форму жизни в лаборатории

Где замечали рейс MH370 на картах Google

ИИ представляет угрозу для человечества

Кукла на ветрине пугает покупателей

НЛО - это одно, но НПО представляют реальную угрозу

НЛО представляют явную и настоящую опасность

Новые кадры НЛО являются ключом к разгадке тайны

НПО представляют угрозу

Пентагон продолжает поиски внеземной жизни

Пилоты путают НЛО со спутниками Starlink

Портативные наборы для обнаружения НЛО

Робот пародирует Илона Маска и Дональда Трампа

Секретные материалы газеты Гримсби Телеграф

Сколько НЛО было замечено в Мичигане

Тайна, стоящая за взрывом наблюдений НЛО

Тайны легендарного наблюдения 'Огни Феникса'

Уфологи вызовут НЛО для документального фильма

Что случилось с рейсом MH370

Я скептически отношусь к инопланетным НЛО

Натуральная продукция по уходу за лицом и телом. Основные плюсы

Военный ИИ Пентагон улучшал с помощью StarCraft II

Дементора сняли в небе над Калифорнией

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика