Физики применили технику частотных гребенок для решения загадки радиуса протона

N+1Наука

Физики на шаг приблизились к решению загадки радиуса протона

Марат Хамадеев

Grinin et al. / Science, 2020

Физики из Германии провели рекордно точное измерение частоты двухфотонного 1S-3S перехода атома водорода, лежащего в ультрафиолетовой области, с помощью техники частотных гребенок. Результаты эксперимента позволили получить уточненные значения постоянной Ридберга и зарядового радиуса протона, что приблизило ученых к решению «загадки радиуса протона». Работа опубликована в Science.

«Загадкой радиуса протона» называется расхождение данных по измерению протонного размера, полученных различными экспериментальными группами. Она возникла в 2010 году, когда были опубликованы результаты по сверхточному измерению лэмбовского сдвига в мюонном водороде — экзотической частице, в котором электрон заменен мюоном. Мюон, согласно принципу лептонной универсальности, не должен отличаться от электрона ничем, кроме массы и времени жизни. Из-за того, что мюон в 207 раз тяжелее, он ближе находится к протону, следовательно, эксперименты с мюонными атомами позволяют точнее определить его размер.

Оказалось, что радиус протона, полученный при измерении 2S-2P перехода в мюонном водороде и примерно равный 0,84 фемтометра, отличается на 4σ от того же радиуса, полученного серией спектроскопических экспериментов на обычном водороде и экспериментами по электрон-протонному рассеянию, и примерно равного 0,88 фемтометра. Такое большое расхождение подстегнуло экспериментальные и теоретические исследования этой проблемы (подробнее о том, как возникла загадка радиуса протона, вы можете прочитать в нашем материале «Щель в доспехах»).

Примечательно, что в большинстве последующих экспериментов подтвердилось меньшее значение радиуса протона. Исключением стала работа, опубликованная парижской группой физиков в 2018 году: их результаты соответствовали большему значению радиуса. Это послужило мотивацией для группы из Института квантовой оптики общества Макса Планка при участии Алексая Гринина (Alexey Grinin) повторить это измерение с помощью лазера, который генерирует оптические частотные гребенки.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Достать чернил Достать чернил

Чем писали и печатали документы в канцеляриях – от Древнего Египта до наших дней

N+1
«McDonald’s и Тарковский, Высоцкий и Pornhub» «McDonald’s и Тарковский, Высоцкий и Pornhub»

Инстаграм-аккаунт llllllll1111llllllllll — один из самых ярких проектов года

Полка
Финская женщина-воин оказалась мужчиной с дополнительной X-хромосомой Финская женщина-воин оказалась мужчиной с дополнительной X-хромосомой

Ученые разобрались с природой необычного финского средневекового захоронения

N+1
Зубры исключены из списка животных, находящихся под угрозой исчезновения Зубры исключены из списка животных, находящихся под угрозой исчезновения

Популяция зубров стабильно растет, но нуждается в улучшении условий жизни

National Geographic
Пиявка лечит и калечит: почему с ней лучше не встречаться в природе Пиявка лечит и калечит: почему с ней лучше не встречаться в природе

Почему лучше избегать встречи с пиявками

Популярная механика
Рентгеновские снимки Ника Визи: автобусы и трактора в рентгене Рентгеновские снимки Ника Визи: автобусы и трактора в рентгене

Фотограф Ник Визи превратил рентгеновские снимки в искусство

Популярная механика
Мумию волчонка возрастом более 50000 лет обнаружили в канадской мерзлоте Мумию волчонка возрастом более 50000 лет обнаружили в канадской мерзлоте

Мумия юной самки поможет реконструировать эволюцию волков

N+1
Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком Тюлени Уэдделла пообщались с сородичами ультразвуком

Ранее считалось, что ластоногие не производят ультразвук

N+1
7 фильмов, над которыми работали известные дизайнеры 7 фильмов, над которыми работали известные дизайнеры

Кто придумал леопардовый комбинезон из «Пятого элемента» и костюмы Бонда

GQ
Росс Маккензи: Магазин из Ниоткуда Росс Маккензи: Магазин из Ниоткуда

Глава из книги Росса Маккензи «Магазин из Ниоткуда»

СНОБ
Без перевода: 8 главных книг на английском 2020 года Без перевода: 8 главных книг на английском 2020 года

Книги, которые часто встречались в списках главных англоязычных книг 2020 года

Esquire
Кинотерапия: фильмы как лекарство для души Кинотерапия: фильмы как лекарство для души

Почему режиссеру порой за два часа удается то, с чем терапевт работает месяцами

Psychologies
Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории Безумству храбрых: 12 одержимых гениев в истории

Чертова дюжина смелых героев своего времени

Maxim
«Любая женщина может выглядеть так, как она захочет» «Любая женщина может выглядеть так, как она захочет»

Актриса и певица Настя Задорожная – о том, зачем изменила рацион питания

Худеем правильно
Черепаха, которая дышит задом Черепаха, которая дышит задом

Elusor macrurus – одна из крупнейших пресноводных черепах в Австралии

National Geographic
Здравствуйте! Здравствуйте!

Бёхово — особенно место, и люди там живут — под стать

Seasons of life
Почему соцсети становятся похожи друг на друга Почему соцсети становятся похожи друг на друга

Где есть лента с новыми постами, личные сообщения, прямые эфиры?

GQ
Почему мы так любим супергеройское кино Почему мы так любим супергеройское кино

Отчего нас так привлекают сюжеты про людей с суперспособностями

GQ
Доигрались! Доигрались!

Чему и как учит Mobalytics?

Playboy
Животный инстинкт Животный инстинкт

Новая волна интереса к сильным анималистичным композициям

Glamour
Исторические средневековые бои: где сегодня найти настоящих рыцарей? Исторические средневековые бои: где сегодня найти настоящих рыцарей?

Истории людей, которые занимаются средневековыми боями в доспехах

National Geographic
Панды обмазались конским навозом в холодную погоду Панды обмазались конским навозом в холодную погоду

Панды научились снижать чувствительность к холоду

N+1
Чигозие Обиома: Оркестр меньшинств. Первая глава Чигозие Обиома: Оркестр меньшинств. Первая глава

Отрывок из нового романа Чигозие Обиомы о борьбе с судьбой

СНОБ
Правила жизни Джона Ле Карре Правила жизни Джона Ле Карре

Писатель, Англия. Умер 14 декабря в возрасте 89 лет

Esquire
Как сделать действительно крутого снеговика: снежный дьявол и еще четыре идеи Как сделать действительно крутого снеговика: снежный дьявол и еще четыре идеи

Стоит пройти снегопаду, и тысячи взрослых высыпают на улицы лепить снеговиков

Maxim
Балетное дело Балетное дело

Людмила Ковалева крепко держит в руках традиции и будущее русского балета

Vogue
Изучение повадок гепардов помогло сократить потери скота на 86% Изучение повадок гепардов помогло сократить потери скота на 86%

Ученые нашли способ снизить потери скота по вине гепардов

National Geographic
Азербайджанский праздник граната вошел в список объектов нематериального наследия человечества от ЮНЕСКО Азербайджанский праздник граната вошел в список объектов нематериального наследия человечества от ЮНЕСКО

История Нар Байрамы, праздника граната, насчитывает уже 14 лет

National Geographic
5 мифов о созависимости 5 мифов о созависимости

Что порождает множество ложных убеждений о состоянии созависимости

Psychologies
АФК «Система» направляется на лесозаготовки АФК «Система» направляется на лесозаготовки

АФК «Система» решила приобрести компанию «Сибирский лес» у Сергея Короля

РБК
Открыть в приложении