Skiss av fälluppställningen. Fälltornet innehåller två separata förvaringsfällor (ST-I, ST-II), mätfällan (MT) och en referensfälla (RT) för magnetfältövervakning, som för närvarande inte används. Joner skapas på plats med hjälp av en mini-EBIT. Genom att skjuta jonerna mellan lagringsfällorna och MT, tiden mellan successiva mätningar minimeras. Individuella supraledande detekteringskretsar för protonen (blå) och för koljonen (röd), tillåta mätningar vid identiska elektrostatiska fältkonfigurationer och därmed garantera identisk position och magnetfält. Upphovsman:arXiv:1706.06780 [physics.atom-ph]
(Phys.org) – Ett internationellt team av forskare har utvecklat ett nytt sätt att mäta massan av en proton och funnit att partikeln är ungefär 30 miljarddels procent mindre än man tidigare trott. Gruppen har skrivit ett papper som beskriver sin process och resultat och har laddat upp det till prepress-servern arXiv .
Sedan en tid tillbaka, atommassan för en proton har varit ett accepterat standardmått som använts för att beräkna andra fysikaliska egenskaper. Nu, det verkar som om forskare kan behöva besöka några av dessa enheter eftersom den mest exakta mätningen av en protons massa någonsin visar mindre massa än man har trott.
I denna nya insats, forskarna sköt en elektronstråle mot en utvald målatom som hölls i en kyld vakuumkammare, släpper ut en proton. Gruppen kunde sedan isolera protonen i en Penning -fälla, som är en enhet som skapar både ett elektroniskt och magnetiskt fält. Inuti fällan, protonen rörde sig i cirklar – mätning av dess hastighet gjorde det möjligt för forskarna att beräkna dess massa, som var 1,007 276 466 583 (15) (29) atommassanheter. De 15 inom parentes representerade den statistiska osäkerheten och 29 som följde representerade den systematiska osäkerheten.
Gruppen rapporterar att deras teknik var tre gånger mer exakt än någon annan teknik som hittills använts.
Andra har noterat att mer exakta mätningar av protoner och andra partiklar kan förklara några av fysikens stora mysterier – som varför en protons radie har visat sig vara mindre än vad teorin har föreslagit, eller varför det finns mer materia än antimateria. Det kan också hjälpa forskningsansträngningar att utforska uppenbara skillnader mellan protoner och antiprotoner.
Forskargruppen har klargjort sina planer för att fortsätta förfina sin mätteknik - deras mål är att förbättra mätningen för en proton med en faktor sex. Under tiden, om andra kan reproducera arbetet av teamet, den nya mätningen kan ingå i de nyaste KODATA, som är planerad att publiceras om bara några månader.
© 2017 Phys.org
