20.02.2014 | Наука

Массу электрона измерили с рекордной точностью

Электрон впервые был открыт в 1897 году Джозефом Джоном Томсоном (J. J. Thomson) − британским исследователем, который изначально окрестил частицу "корпускулом".

Современное название связано с тем, что электроны при потоковом движении образуют электрический ток.

Эти отрицательно заряженные частицы являются составляющими материи и обращаются вокруг ядра любого атома. Они обладают массой, пускай и очень небольшой. Эксперименты по измерению массы электроны проводятся не одно десятилетие, и теперь физики из Германии представляют рекордно точные данные об этом параметре.

Команда исследователей во главе с Сфеном Штурмом (Sven Sturm) из Института ядерной физики общества Макса Планка в Гейдельберге "взвесила" электроны при помощи устройства, называемого Ловушкой Пеннинга.

Ловушка использует однородное статическое магнитное поле и неоднородное электрическое поле для поимки и "хранения" заряженных частиц. Это устройство часто используется для измерения различных свойств частиц и для дальнейшего их использования, но только если они, конечно же, обладают хоть каким-то электрическим зарядом.

Электрон, массу которого физики стремились измерить, обращался вокруг ядра атома углерода, и масса последнего хорошо была известна учёным. Атом колебался внутри ловушки с определённой стабильной частотой. Через какое-то время атом "расстреляли" с помощью микроволн, в результате чего спин электрона начал изменяться. Сравнивая частоту движений атома с частотой микроколебаний спина, учёные применили уравнения квантовой электродинамики для получения данных о массе электрона по сравнению с массой протона.

Как рассказывается в пресс-релизе, расчёты показали, что электрон обладает 0,000548579909067 атомных единиц массы. Эти данные оказались в 13 раз точнее, чем предыдущие результаты прямых измерений массы электрона. (В этот раз использовался косвенный метод, что неожиданно привело к верным и точным показателям.)

"Этот результат закладывает основу для будущих фундаментальных физических экспериментов и проверок точности Стандартной модели", — заявляет Штурм в аннотации к статье, опубликованной в журнале Nature.

По публикациям UkrNet