Невидимые атомы гелия обеспечивают чрезвычайно чувствительный тест фундаментальной теории

Физики из Австралийского национального университета разработали самый ый метод измерения потенциальной энергии атома (в пределах одной сотой дециллионной доли джоуля — или 10–35 джоулей) и использовали его для проверки одного из наиболее проверенных методов. теории в физике — квантовая электродинамика (КЭД).


Исследование, опубликованное на этой неделе в Наука основан на определении цвета лазерного излучения, где атом гелия невидим, и является независимым подтверждением предыдущих методов, используемых для проверки КЭД, которые включали измерение переходов из одного энергетического состояния атома в другое.

«Эта невидимость предназначена только для определенного атома и определенного цвета света, поэтому ее нельзя использовать для изготовления мантии-невидимки, которую Гарри Поттер использовал бы для исследования темных закоулков Хогвартса», — сказал ведущий автор исследования Брайс Хенсон. Аспирант Исследовательской школы физики АНУ.

«Но мы смогли использовать для исследования некоторые темные углы теории КЭД».

«Мы надеялись поймать QED, потому что ранее были некоторые расхождения между теорией и экспериментами, но он прошел с довольно хорошей оценкой».

Квантовая электродинамика, или КЭД, была разработана в конце 1940-х годов и описывает, как взаимодействуют свет и материя, объединяя как квантовую механику, так и специальную теорию относительности Эйнштейна таким образом, который оставался успешным в течение почти восьмидесяти лет.

Однако намеки на то, что теория КЭД нуждается в некотором улучшении, исходили из расхождений в измерениях размера протона, которые в основном были устранены в 2019 году.

Примерно в это же время аспирант ANU Брайс Хенсон заметил небольшие колебания в очень чувствительном эксперименте, который он проводил на сверххолодном облаке атомов, известном как конденсат Бозе-Эйнштейна.

Он измерил частоту колебаний с рекордной точностью, обнаружив, что взаимодействие между атомами и лазерным светом изменяет частоту, поскольку изменяется цвет лазера.