德國科學家宣布對電子質量做出了迄今為止最精確的估(gū)算,精度比目前采用的數據提高了13倍。研究(jiū)人員稱,該成果對基礎物理研究具有重要價值,為科學家探索物質世(shì)界提供了一個更為精確的工具。相(xiàng)關(guān)論文發表在19日出版的《自然》雜(zá)誌上。
電子是構成原子的(de)基本粒子之(zhī)一,在原子中圍繞原(yuán)子核旋轉,帶負電,質量極小。1897年,英國劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫(fū)?湯姆遜(xùn)在稀薄氣體放電的實驗中首次證明了(le)電子的存在,並測定了電子的荷質比(帶電體的電荷量和質量的比值)。
據物(wù)理學家組織網2月20日(北京時間)報道,德(dé)國馬克斯普朗克核物理研究所的斯文?斯特姆(mǔ)和他的團隊通過使用一種名為“彭寧離子阱”的裝置,測到電子的精確質量為0.000548579909067原子質量單位,比2006年國際科技數(shù)據委員(yuán)會(huì)采用的電子質量精確了13倍。
“彭寧離子阱”是一種能夠在足夠長(zhǎng)的(de)時間內“囚禁”少量帶電原子或電子的電磁設(shè)備,借助它研究人員能夠對電子的性質進行空前精確的測量。原子質量單位是用來衡量原子或分(fèn)子質量的基本(běn)單位,被定(dìng)義為碳-12原子質量的1/12。
斯特姆的團(tuán)隊將一個質量已知的(de)參考離子與被其束縛的一個電子(zǐ)一起“關入”彭寧離子阱,通過(guò)測定(dìng)兩者的總質量,得到了電子的質量。
研究人員(yuán)稱,這項成果將物理學(xué)的實驗精度提高到(dào)了一個新的水平,為未來重大物理實驗和標準模型的精準測試打(dǎ)下了基礎(chǔ)。
總編輯圈點
在科學研究(jiū)過程中(zhōng),與實驗結果的可重複性同樣重(chóng)要而又密切相關的,是實驗結果的精確度(dù)。對不同(tóng)實(shí)驗結(jié)果的精(jīng)確度有(yǒu)不(bú)同的要求,要求過高是一(yī)種浪費,給人以殺雞焉用牛刀(dāo)之譏,過低則不能滿足需要。原子中的電子質量極小,但正因如此,對其測量精度的要(yào)求就更高。文中提到的迄今最精確電子質量,比目前采(cǎi)用的數據精確13倍,這一精度的大幅提升,非但沒有過高之嫌,還將產生(shēng)一係列(liè)的(de)連鎖效應,進而(ér)大(dà)大(dà)提高(gāo)相關實驗的(de)精度。
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