再精確10倍！質子磁矩高精確度測量創新紀錄
2017-11-28
11月27日，《科學》雜志日前發表的一項重要研究表明，高精確度測量的單個質子磁矩達到了小數點后十位——表征磁矩的g因子等于2.79284734462，精確度是2014年測量結果的十倍，創造了有史以來最精確的測量記錄。
質子是原子核中帶正電的粒子，單個質子的磁矩不可思議地小，但仍可以量化，質子的基本屬性對于理解原子結構和精確測量宇宙中的基本對稱性，特別是在解釋物質和反物質間的不平衡性方面具有非常重要的意義。
十多年前，物理學家就已開始對其進行測量了。德國美因茨大學、馬克斯·普朗克核物理研究所、GSI重離子研究所和日本理化研究所物理學家仍在進行實驗，探索測量的極限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思爾博士解釋說：“盡可能精確地了解質子，如質量、壽命、電荷、半徑和磁矩等特性，對于物理學本身來說非常重要。”
論文第一作者、美因茨物理學家格奧爾格·施耐德介紹說，為了測量質子磁矩，團隊開發了有史以來最靈敏的潘寧阱裝置，在增加磁場均勻性的同時，增加自屏蔽線圈減少了外部擾動，這兩種措施有助于提高阱波器中的粒子穩定性，從而得以更高的精度測量。
現在，他們創造的磁矩紀錄精確到小數點后十位，且與五周前發表的反質子g因子值相比，沒有明顯差異，提供了對電荷正負對稱、宇稱對稱和時間反演對稱(CPT)這一物理學基本定律的認知基礎。
研究人員對這種精度仍不十分滿意，“數據傳輸率目前是最大的限制因素。”研究團隊稱將繼續與歐核中心的合作伙伴緊密聯系，尋找更精確確定質子和反質子磁矩的方法，以進一步證實當前的粒子物理模型。反過來，如果發現存在差異，或許還將找到通往全新物理概念的大門。
質子是原子核中帶正電的粒子，單個質子的磁矩不可思議地小，但仍可以量化，質子的基本屬性對于理解原子結構和精確測量宇宙中的基本對稱性，特別是在解釋物質和反物質間的不平衡性方面具有非常重要的意義。
十多年前，物理學家就已開始對其進行測量了。德國美因茨大學、馬克斯·普朗克核物理研究所、GSI重離子研究所和日本理化研究所物理學家仍在進行實驗，探索測量的極限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思爾博士解釋說：“盡可能精確地了解質子，如質量、壽命、電荷、半徑和磁矩等特性，對于物理學本身來說非常重要。”
論文第一作者、美因茨物理學家格奧爾格·施耐德介紹說，為了測量質子磁矩，團隊開發了有史以來最靈敏的潘寧阱裝置，在增加磁場均勻性的同時，增加自屏蔽線圈減少了外部擾動，這兩種措施有助于提高阱波器中的粒子穩定性，從而得以更高的精度測量。
現在，他們創造的磁矩紀錄精確到小數點后十位，且與五周前發表的反質子g因子值相比，沒有明顯差異，提供了對電荷正負對稱、宇稱對稱和時間反演對稱(CPT)這一物理學基本定律的認知基礎。
研究人員對這種精度仍不十分滿意，“數據傳輸率目前是最大的限制因素。”研究團隊稱將繼續與歐核中心的合作伙伴緊密聯系，尋找更精確確定質子和反質子磁矩的方法，以進一步證實當前的粒子物理模型。反過來，如果發現存在差異，或許還將找到通往全新物理概念的大門。
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