物理学家精确测量Alpha粒子的电荷半径

使用一种称为 原子光谱 ,一个国际物理学家团队为α粒子(氦4原子的原子核)的电荷半径产生了新值。

核物理学家沃尔夫哈特·威利姆奇克(Wolfhart Willimczik)用专门为α粒子制成的火花室获得的α粒子的痕迹。

核物理学家沃尔夫哈特·威利姆奇克(Wolfhart Willimczik)用专门为α粒子制成的火花室获得的α粒子的痕迹。

α粒子 ,氦4的原子核4他)原子,由两个质子和两个中子组成,由强大的核力紧密束缚。

它是研究最多的原子核之一,其性质对于理解核力和现代核物理的发展具有重要意义。

它的简单性使α粒子成为各种精度研究的理想目标。

“氦原子核是一个非常基本的原子核,可以说是不可思议的,”苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所和保罗·谢勒研究所的物理学家阿尔多·安塔尼尼博士说。

“我们以前对氦原子核的了解来自电子实验,”约翰内斯·古腾堡大学美因兹分校的马克斯·普朗克量子光学研究所和量子力学的物理学家兰道夫·波尔博士说。

“但是,我们第一次开发了一种新型的测量方法,可以提供更好的精度。”

为了进行测量,他们使用了μ子—粒子与电子非常相似,但质量比电子高200倍。

“我们的实验背后的想法很简单,”安塔涅尼博士说。

“通常两个带负电的电子绕着带正电的氦核旋转。”

“我们不使用普通原子,而是使用奇异原子,其中两个电子都被一个μ子取代。”

“因此,在使用原子氦的情况下,我们可以得出有关原子核结构的结论并测量其性质。”

研究人员测得该α粒子的电荷半径为1.67824飞米。

他们说:“我们提供了对4号氦离子的2S-2P跃迁的测量,可以精确确定1.67824(83)飞克的α粒子的均方根电荷半径。”

“原子光谱法的这一确定与电子散射的值非常吻合,但精确度提高了4.8倍,为少数核子理论,晶格量子色动力学和电子散射提供了基准。”

结果 在杂志上报道 性质 .

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J.J. 克劳斯 。 2021年,用4原子氦氦离子测量α粒子的电荷半径。 性质 589,527-531; doi:10.1038 / s41586-021-03183-1

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