Araştırmacılar, temel güçleri birbirine bağlayan bir sayının doğruluğunu önemli ölçüde ortaya koyuyor. Fizikçilerden oluşan bir ekip, ince yapı sabitinin kesin değerini belirlemek için deneyler yaptı. Bu saf sayı sihirli sayı, temel parçacıklar arasındaki elektromanyetik kuvvetlerin gücünü tanımlar. Bilim adamları yeni bir deney ile bu ölçümün doğruluğunu 2,5 kat artırdı.
Fizikçiler, Richard Feynman gibi ünlü bilim adamları tarafından “sihirli sayı” olarak adlandırılan ve fizikteki en büyük gizemlerden biri olarak kabul edilen şeyin değerini muazzam bir doğrulukla belirlediler. İnce yapı sabiti (Yunanca “alfa” için α ile gösterilir) elektronlar ve protonlar gibi temel parçacıklar arasındaki elektromanyetik kuvvetlerin gücünü gösterir ve madde ve ışıkla ilgili formüllerde kullanılır.
Birimi ve boyutu olmayan bu saf sayı, standart fizik modelinin işleyişinin anahtarıdır. Bilim adamları, sabitin değerini α = 1 / 137.03599920611 olarak belirleyerek (son iki rakam hala belirsizdir) 2.5 kat veya trilyon başına 81 parça (p.p.t.) hassasiyetini geliştirebildiler.
Araştırmacıların makalelerinde yazdıkları gibi, ince yapı sabitini dikkate değer bir doğrulukla saptamak sadece karmaşık bir girişim değil. Aynı zamanda “standart model tahminleri ile deneysel gözlemler arasındaki farklılıklar yeni fiziğin kanıtlarını sağlayabileceğinden” hayati önem taşıyor. Fizikçiler, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi ve tutarsızlığı hala tam olarak anlamadıkları gerçeğiyle bilimlerini uzlaştırmaya çalışırken, temel bir sabit için çok kesin bir değer elde etmek, daha doğru tahminler yapmaya ve yeni yollar ve parçacıklar açmaya yardımcı olabilir. madde ve antimadde arasında.
Sihirili sayı ve ince yapı sabiti
İlk olarak 1916’da tanıtılan ince yapı sabiti, ışık ile elektronlar ve müonlar gibi yüklü temel parçacıklar arasındaki elektromanyetik etkileşimin gücünü tanımlar. Sabitin böyle bir doğrulukla doğrulanması, hesaplamaları standart fizik modelinin temelinde daha da sağlamlaştırır. Bir elektronun altyapısının olmadığı ve aslında temel bir parçacık olduğu gerçeği gibi diğer sonuçlar da bu bilgiden kaynaklanmaktadır. Daha fazla parçalanabilseydi, gözlemlenene uymayan manyetik bir moment sergileyecekti.
Yeni ölçüm için, Paris’teki Kastler Brossel Laboratuvarı’nda Saïda Guellati-Khélifa liderliğindeki dört fizikçiden oluşan ekip madde-dalga interferometresi tekniğini kullandı. Bu yaklaşım, daha sonra yeni bilgiler için çalışılan bir girişim modeline neden olmak için elektromanyetik dalgaların üst üste binmesini içerir. Yeni ince yapı sabit değerini elde etmeye yönelik özel deneyde, bilim adamları, fotonları emip yayarken geri tepmelerini sağlamak için süper soğutulmuş rubidyum atomlarına bir lazer ışını yönlendirdiler. Geri tepmenin kinetik enerjisini ölçerek, bilim adamları atomun kütlesini çıkardılar ve bu daha sonra elektronun kütlesini bulmak için kullanıldı. Bir sonraki adımda, elektronun kütlesinden ve spektroskopi ile ulaşılan bir hidrojen atomunun bağlanma enerjisinden alınan α sabiti bulundu.