迄今为止最准确的质子质量值有了！

发布时间：2023-08-04 12:43 所属栏目：16 来源：互联网

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导读：近日，美国佛罗里达州立大学原子物理学家Edmund Myers和David Fink将两个离子限制在一个电磁陷阱中，让它们连续转动数周，并以极高的精度比较它们的质量。随后，他们得出了迄今为止最精确的质子质量估计：1.00727646657410-12 amu（原子质量单位）。相关研究

　　近日，美国佛罗里达州立大学原子物理学家Edmund Myers和David Fink将两个离子限制在一个电磁陷阱中，让它们连续转动数周，并以极高的精度比较它们的质量。随后，他们得出了迄今为止最精确的质子质量估计：1.007276466574±10-12 amu（原子质量单位）。相关研究结果发表于《物理评论快报》。

　　为确定轻原子核（如质子）质量，科学家运用物理学的方法，将质子这样的带电粒子垂直射入磁场，磁场会把质子推向一边，这样质子就会以显示粒子质量的频率旋转。在实践中，为了提高测量的精度，物理学家通过比较两种不同粒子的频率来测量它们的质量比。

　　为了使核和原子的*氢离子在相同的条件下同步运行，Myers和Fink把它们单独放在同一个高密度电磁陷阱中，并给出了持续数周。他们将其中一个放置在一个直径4毫米的轨道上，同时测量另一个在陷阱中心40微米的轨道上旋转，每10分钟交换一次。然而，即使是这种技术也不足以确保两个粒子的测量结果是完全可比的。Myers说：“在这10分钟内，磁场会发生变化。”

　　现在，Myers和Fink已经解决了这个问题。他们重现了麻省理工学院20年前开发的技术，同时旋转在核和陷阱中心的氢离子，所以他们可以通过完全相同的磁场。研究人员将离子频率的精度比以前提高了4倍，利用一些理论结果，他们能够确定氘核与质子的质量比为万亿分之4.5。

　　最后，为了估计质子的质量，Myers和Fink将他们的测量比率与德国马克斯普朗克核物理研究所去年发表的一项对氘核质量极其精确的测量结果相结合。一个新的质子质量平均值估计的不确定性是根据本国际科学理事会数据委员会（简称为CODATA）报告的官方数据的平均值的五分之一。

　　根据量子力学，离子的振动能量或转动能量的量是离散的。当离子一次一步地辐射出振动能量时，实验者可以观察到它的质量在下降。但为了估计它每一步的转动能是多少，Myers和Fink依赖基于理论的推论，引入了一些不确定性。

　　阿姆斯特丹自由大学原子和分子物理学家Jeroen Koelemeij介绍，其团队正在使用激光创造和捕获已知振动和旋转状态下的氢离子。这项全新的技术最终可能或多或少的会与类似Myers和Fink的方法相结合，以进一步减少人脸识别的不确定性。

（编辑：ASP站长网）