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再精確10倍！質(zhì)子磁矩高精確度測量創(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(gè)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(gè)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(shí)，增加自屏蔽線圈減少了外部擾動(dòng)，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(shí)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。”研究團(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。
質(zhì)子是原子核中帶正電的粒子，單個(gè)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(shí)，增加自屏蔽線圈減少了外部擾動(dòng)，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(shí)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。”研究團(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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