Сегодня 26 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Физики решили задачу аномального размера протона — чуда не произошло

На днях вышли две работы по физике, которые с разных сторон решили задачу аномального размера протона, возникшую 15 лет назад. Современная физика элементарных частиц не допускает наличия аномалий в характеристиках частиц — точность их определения достигает 12-го знака после запятой, что не оставляет места для неопределённости. И всё же проведённые в 2010 году измерения радиуса протона не совпали с предыдущими значениями, что до сих пор оставалось загадкой.

 Полученное квантовой платформой изображение орбитали электрона вокруг протона в атоме водорода

Полученное квантовой платформой изображение орбитали электрона вокруг протона в атоме водорода

Традиционно радиус протона измеряется на примере атома водорода, который содержит один протон и один электрон. Строго говоря, протон не имеет физических размеров как некая монолитная частица. Он состоит из трёх обладающих зарядом кварков, удерживаемых вместе сильным ядерным взаимодействием и, по сути, представляет собой облако возможного расположения этих субатомных частиц в пространстве. Поэтому размеры протона принято описывать радиусом распределения плотности заряда кварков. Там, где заряд оказывается меньше определённого порогового значения, для физиков протон заканчивается.

Границы протона (распределение плотности заряда) измеряются с помощью электрона. Электрон находится рядом с протоном в электронном облаке — во всех возможных положениях, допускаемых его волновой функцией. Напомним, электрон «летал» по орбитам вокруг ядра в теориях столетней давности. Квантовая механика такого не допускает и считает, что до измерения положения электрона он одновременно находится в любом месте своего электронного облака (принцип суперпозиции). Для более точного измерения радиуса протона электрон заменяют на его более тяжёлого собрата — мюон. Мюон удерживается намного ближе к протону и тем самым позволяет уменьшить погрешность измерений.

Аномалия измерений возникла в 2010 году, когда группа учёных из Института квантовой оптики Макса Планка провела спектроскопию мюонного водорода. Мюоны в 200 раз тяжелее электронов и поэтому позволяют в десять миллионов раз точнее «прощупывать» внутреннюю структуру протона. Полученное значение радиуса — 0,841 фемтометра — оказалось меньше общепринятого до этого значения 0,876 фм, выведенного из электрон-протонного рассеяния и обычной спектроскопии. Измерение было сделано с достоверностью более 5 сигма и принято научным сообществом к рассмотрению. Последующие эксперименты 2013–2019 годов в основном подтверждали меньший размер, однако отдельные измерения в обычном водороде продолжали показывать прежнее, большее значение, что порождало споры.

В новых работах, проведённых научными командами из Калифорнии и Университета штата Колорадо, были использованы сверхточные лазерные методы в вакуумных камерах с обычными атомами водорода. Учёные контролировали движение электронов и измеряли разницу энергетических уровней, что позволило независимо определить радиус заряда протона. Одна статья в Nature, а вторая — в Physical Review Letters дали результаты, которые были в три и два раза точнее предыдущих измерений 2019 года соответственно. Комбинированный анализ подтвердил значение около 0,84 фемтометра с рекордной статистической значимостью в 5,5 сигма.

Таким образом, загадка размера протона разрешена в пользу меньшего радиуса, что полностью согласуется со Стандартной моделью и исключает необходимость в новых частицах или силах. «Мы считаем, что это последний гвоздь в гроб этой загадки», — заявил один из авторов статьи в Nature. Это не только закрывает давний спор, но и открывает путь к ещё более строгим проверкам фундаментальной физики.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Хватит пугать людей» — Дженсен Хуанг раскритиковал апокалиптическую риторику ИИ-отрасли 14 ч.
Новая статья: Moss: The Forgotten Relic — сказочный сборник, сбежавший из VR-плена. Рецензия 14 ч.
В США разгорелись споры между сторонниками и противниками открытых ИИ-моделей 18 ч.
OpenAI целую неделю не замечала, что её ИИ-агенты взломали Hugging Face 25-07 11:18
Microsoft представила ИИ-модели для работы с изображениями и речью — они значительно экономнее аналогов OpenAI 25-07 11:11
Sony подтвердила дату выхода God of War Laufey и новую God of War про Кратоса 25-07 10:24
Чат-бот Meta AI получил возможности персонального помощника как в ChatGPT и Gemini 25-07 06:00
Новая статья: The Alters: Last Variable — последняя тайна. Рецензия 25-07 00:04
Глава Amazon Games перенёс Tomb Raider: Catalyst на 2028 год, но Amazon Games это опровергла 24-07 23:12
Anthropic внезапно выпустила Claude Opus 5 — почти как Fable 5, но по ценам на уровне предшественника 24-07 23:11
Astera Labs представила первые в отрасли 3,2-Тбит/с интеллектуальные ретаймеры и редрайверы для Ethernet и UALink 47 мин.
Цены на клиентские процессоры Intel выросли на 27 %, объёмы продаж сократились на 8 %, но чипов всё равно не хватило на всех 7 ч.
OpenAI настроена интегрировать ChatGPT в умные очки сторонних разработчиков 13 ч.
Графические процессоры Nvidia отправятся на Луну до конца года 15 ч.
«АМДтехнологии» и «Е-Флопс» развернули «двухконтурный» суперкомпьютер для ИИ- и HPC-задач 16 ч.
ИИ-платформа Liqid UltraStack объединяет 30 ускорителей AMD Instinct MI350P 17 ч.
В семейство AMD Ryzen AI Embedded X100 вошли процессоры с 8–16 ядрами 17 ч.
Anthropic запросила у SK hynix чипы памяти для собственных ИИ-ускорителей 21 ч.
Samsung и Broadcom заключили соглашение о сотрудничестве в сфере ИИ-чипов на $200 млрд 21 ч.
SK hynix ускоряет разработку 3D-стекированной DRAM — технологии, аналогичной 3D V-Cache, но для памяти 22 ч.