Обнаружен потенциальный элемент меньше водорода

Недавние открытия в квантовой физике выявили более простые атомные структуры, чем водород, включающие чисто электромагнитные взаимодействия между частицами, такими как электроны, и их античастицами.

Обнаружен потенциальный элемент меньше водорода

Когда-то атом водорода считался самым простым атомом, состоящим из бесструктурного электрона и структурированного протона. Однако дальнейшие исследования показали существование еще более простых атомов, состоящих из бесструктурных электронов (e-), мюонов (μ-) или тауонов (τ-) и их античастиц. Эти атомы, связанные исключительно электромагнитными взаимодействиями, имеют более простую структуру, чем водород, и предоставляют новые перспективы для изучения квантовой механики, фундаментальной симметрии и гравитации.

На данный момент обнаружены два типа атомов с чисто электромагнитными взаимодействиями: связанное состояние электрон-позитрон, открытое в 1951 году (Phys Rev 1951; 82:455), и связанное состояние электрон-антимюон, открытое в 1960 году (Phys Rev Lett 1960; 5:63). За последние 64 года больше подобных атомов не было обнаружено, хотя существует предложение искать их в космических лучах или на коллайдерах высоких энергий.

Тауоний, состоящий из тауона и его античастицы, имеет боровский радиус всего 30,4 фемтометра (1 фемтометр = 10^-15 метров), что составляет примерно 1/1741 (0,057%) боровского радиуса атома водорода. Это позволяет использовать тауоний для проверки фундаментальных принципов квантовой механики и квантовой электродинамики на меньших масштабах, предоставляя мощный инструмент для исследования микроскопического мира.

Недавно в журнале Science Bulletin было опубликовано исследование под названием "Новый метод идентификации самого тяжелого атома КЭД", предлагающее новый подход к обнаружению тауония. Исследование показывает, что при сборе данных объёмом 1,5 ab-1 вблизи порога образования тауонных пар на электрон-позитронном коллайдере и отборе сигнальных событий, содержащих заряженные частицы, сопровождаемые необнаруженными нейтрино, значимость наблюдения тауония превысит 5σ, что свидетельствует о убедительных экспериментальных доказательствах его существования.

Исследование также показало, что с использованием тех же данных точность измерения массы тау-лептона может быть повышена до беспрецедентного уровня в 1 кэВ, что на два порядка выше текущих достижений. Это не только позволит точнее проверить электрослабую теорию в Стандартной модели, но и окажет значительное влияние на фундаментальные вопросы физики, такие как универсальность лептонного аромата.

Это достижение является одной из ключевых целей предложенных установок Super Tau-Charm (STCF) в Китае и Super Charm-Tau Factory (SCTF) в России: обнаружить самый маленький и самый тяжелый атом с чистыми электромагнитными взаимодействиями, запустив установку вблизи порога образования тауонных пар в течение одного года и измерив массу тау-лептона с высокой точностью. Эти открытия помогут глубже понять микроскопический мир.

Читайте также

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

Неандерталец погиб 75 000 лет назад от удара копьем

Неандерталец погиб 75 000 лет назад от удара копьем

Зрачки человека расширяются в зависимости от его мыслей

Зрачки человека расширяются в зависимости от его мыслей

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Логические игры помогают дошкольникам развивать самоконтроль

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Учёные смоделировали ядерный взрыв против астероида: почти всё небесное тело удалось разрушить

Учёные смоделировали ядерный взрыв против астероида: почти всё небесное тело удалось разрушить

В MIT создали умную ткань, которая чувствует собственную форму и отслеживает движения человека

В MIT создали умную ткань, которая чувствует собственную форму и отслеживает движения человека

Фелисетт: единственная кошка, слетавшая в космос

Фелисетт: единственная кошка, слетавшая в космос

Японская MMX миссия вот-вот отправится к Марсу

Японская MMX миссия вот-вот отправится к Марсу