Измериха магнитния момент на протона с небивала точност

Изследователи от Института за физико-химични изследвания (RIKEN), в сътрудничество с колеги от университета на Майнц, Центъра по изучаване на тежки йони Хелмхолц и Физичния институт „Макс Планк“ успяха да проведат най-точното до днес измерване на магнитния момент на протона.

Експериментът на учените се явява част от серия опити, чиято цел е разгадаването на една от най-основните физични загадки на Вселената днес – защо Вселената съществува именно във вида, в който я наблюдаваме?

Смята се, че Големият взрив, настъпил преди около 13,8 милиарда години, е породил еднакво количество материя и антиматерия, които взаимно се унищожават при контакт помежду си. Но в заобикалящата ни Вселена се наблюдава само обикновена (барионна) материя и няма и следа от присъствието на антиматерия.

В търсене на отговор на това несъответствие учените работят в много насоки и за едно от перспективните направления се смята сравняването на магнитните моменти на частиците на обичайното вещество и антивеществото.

Ако учените открият несъответствие на магнитните моменти, това може да послужи като обяснение на наблюдаваната асиметрия вещество – антивещество. Но за да направят еднозначни изводи, учените трябва да проведат измерване на магнитните моменти на основните частици с безпрецедентно ниво на точност.

За измерване на магнитния момент на протона изследователите използвали единичен протон, задържан в капан на Пенинг. Високата точност на измерването била получена с използването на метода спектроскопия и свръхстабилен квантов генератор, мазер.

„Преди стойността на магнитния момент ни беше известна с относителна точност от 10 милиардни. С помощта на спектроскопия, квантов генератор от ново поколение и сложни алгоритми на статистическа обработка успяхме да измерим търсената стойност с точност 3 милиардни, което три пъти превишава точността на предишната стойност“, обяснява Андреас Мозер, един от водещите учени на експеримента.

Разработеният от учените метод за директно измерване на магнитния момент на частиците в капан на Пенинг може да се използва за измерване на магнитния момент на атнипода на протона – антипротона, чиято стойност днес е известна с точност четири милионни.

„Новият метод ще ни позволи да измерим магнитния момент на антипротона, като увеличим точността на измерването минимум хиляда пъти. С получените високоточни данни със сигурност ще можем да съдим за симетрията или асиметрията на веществото и антивеществото“, допълва ученият.