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对正电子能级的测量令科学家困惑

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正电子确实令人费解。

科学家们在8月14日的《物理评论快报》上报告说,对由电子和它的反粒子正电子组成的奇异“原子”的新测量与理论计算不一致。物理学家们也无法解释它。

研究人员说,计算或实验中似乎都不太可能出现缺陷。柏林马普学会弗里茨哈伯研究所的理论物理学家Jesus Perez Rios补充说,新的现象,沐鸣平台登陆线路如未发现的粒子,也不能提供一个简单的答案。“现在,我能告诉你的最好的是,我们不知道,”没有参与这项新研究的佩雷斯·里奥斯说。

正电子是由一个带负电荷的电子和一个带正电荷的正电子在轨道上旋转组成的——这实际上是一个没有原子核的原子(SN: 9/12/07)。由于只有两个粒子,而且不像原子核那么复杂,所以正电子非常简单。它的简单性意味着它可以用来精确地测试量子电动力学理论,该理论解释了带电粒子是如何相互作用的。

伦敦大学学院的一组物理学家测量了正电子的两个特定能级之间的分离,也就是所谓的精细结构。研究人员将一束正电子与一个目标碰撞,并在那里与电子相遇,从而形成了正电子。在用激光控制正电子原子使其处于适当的能级后,研究小组用微波辐射对其进行打击,使其中一些原子跃迁到另一个能级。

研究人员确定了原子跃进所需的辐射频率,这相当于找到了能级之间的差距大小。计算中预测的频率约为18498兆赫,而研究人员测出的频率约为18501兆赫,相差约0.02%。鉴于估计的实验误差只有大约0.003%,这是一个很大的差距。

研究小组寻找可以解释这个结果的实验问题,沐鸣平台登陆线路但一无所获。东京大学的物理学家石田明(Akira Ishida)没有参与这项研究,他说,现在需要更多的实验来帮助调查这种不匹配。“如果在进一步的精确测量后仍然存在显著的差异,情况就会变得更加令人兴奋。”

理论预测似乎也是固体。在量子电动力学中,做出预测需要计算到一定的精确度,而忽略那些不太重要和更难以计算的项。预计这些附加条款太小,不足以解释这种差异。但是,宾夕法尼亚州兰开斯特富兰克林与马歇尔学院的理论物理学家格雷格·阿德金斯说:“你可能会感到惊讶。”他也没有参与这项研究。

如果实验和理论计算得到验证,这种差异可能是由于一种新的粒子,但这种解释似乎也不太可能。在早期的实验中,沐鸣平台登陆线路新粒子的效应可能已经显现出来了。例如,佩雷斯·里奥斯说,正电子的能级可能会受到一个假想的轴子样粒子的影响。这是一种很轻的粒子,有可能解释暗物质,一种被认为弥漫在宇宙中的看不见的物质。但如果是这种类型的粒子导致了这种不匹配,研究人员也会在测量电子和它更重的兄弟——介子的磁性特性时看到它的影响。

该研究的合著者、物理学家大卫·卡西迪(David Cassidy)说,这使得科学家们仍在寻找答案。“这将是令人惊讶的事情。我只是不知道是什么。”