Одну из фундаментальных постоянных измерили с необычайной точностью

Физики провели самое точное на сегодняшний день измерение постоянной тонкой структуры, которая характеризует силу взаимодействия между светом и заряженными элементарными частицами, такими как электроны.
Одну из фундаментальных постоянных измерили с необычайной точностью
sciencelife.ru

Эта константа описывает электромагнитное взаимодействие и является одной из самых загадочных в физике. В различных частях Вселенной она отличается. Физики смогли рассчитать этот параметр с точностью до 11 знака после запятой

Постоянную тонкой структуры ввел в 1916 году немецкий физик Арнольд Зоммерфельд. Она характеризует так называемую тонкую структуру — расщепление линий в спектрах атомов. Такое расщепление происходит из-за взаимодействия между собой электронов, в результате чего частоты в спектре атома делятся еще на несколько уровней.

Значение постоянной тонкой структуры показывает силу электромагнитного взаимодействия. Интересно, что исследования физиков XXI века показали возможность изменения этой постоянной во времени. В частности, с помощью Очень большого телескопа (Very Large Telescope) ученые выяснили, что раньше эта величина могла быть как больше, так и меньше нынешнего значения. Причем уменьшение или увеличение зависят от того, какую область Вселенной наблюдали физики.

Постоянная тонкой структуры является компонентом множества физических теорий, в том числе и Стандартной модели. Поэтому исследователям важно знать как можно более точное значение этого параметра, чтобы лучше описывать процессы, происходящие во Вселенной.

Авторы новой работы смогли измерить эту константу с точностью до 11 знака после запятой, улучшив предыдущий рекорд в три раза. Ученые достигли такой точности, усовершенствовав свои экспериментальные установки. В результате модификации приборов физики смогли уменьшить погрешности и контролировать эффекты, которые могут вызвать возмущения и повлиять на измеряемые параметры. 

В эксперименте авторы охлаждали атомы рубидия до температур, близких к абсолютному нулю. Когда такие атомы поглощали фотоны, то отскакивали со скоростью, пропорциональной их массе. Высокоточное измерение этого явления помогло получить значение постоянной тонкой структуры.