Pomiary masy deuteronu i jonu cząsteczki HD + w pułapce Penninga

Mówi się, że masa deuteronu jest o 0,1 miliardowej procenta mniejsza niż wartość przechowywana w literaturze fachowej! Ponad 100 lat po odkryciu jądra atomowego nadal nie jest jasne, jak ciężkie są poszczególne okazy. Zespół badawczy kierowany przez Saschę Rau z Instytutu Fizyki Jądrowej im. Maxa Plancka w Heidelbergu dokonał doskonałej „aktualizacji”.

Zdjęcie źródłowe: Instytut Fizyki Jądrowej im. Maxa Plancka

Masy najlżejszych jąder atomowych i masa elektronów są ze sobą powiązane, a ich wartości wpływają na obserwacje w fizyce atomowej, fizyce molekularnej i fizyce neutrin, a także w metrologii. Najdokładniejsze wartości tych podstawowych parametrów pochodzą ze spektrometrii mas Penninga Fallena, która osiąga względne niepewności masy rzędu 10E (-11). Jednak kontrole nadmiarowości przy użyciu danych z różnych eksperymentów ujawniają znaczące niespójności w masach protonu, deuteronu i helionu (rdzeń helu-3), co sugeruje, że niepewność tych wartości mogła zostać niedoszacowana.

Artykuł w naturze (Vol 585 | 3 września 2020 r.) Naukowcy przedstawili wyniki bezwzględnych pomiarów masy deuteronu i jonu cząsteczki HD + przy użyciu 12C jako masy odniesienia. Jego wartość dla masy deuteronu 2,013553212535 (17) atomowych jednostek masy ma dokładność 2,4 razy lepszą od wartości CODATA i różni się od niej o 4,8 odchylenia standardowego. Przy względnej niepewności wynoszącej osiem części na bilion, jest to najdokładniejsza wartość masy mierzona bezpośrednio w atomowych jednostkach masy. Ponadto pomiar pozwala naukowcom określić masę jonu cząsteczki HD +, 3,021378241561 (61) atomowych jednostek masy, nie tylko ścisłe sprawdzenie spójności ich wyników dla mas deuteronu i protonu, ale także zapewnia dodatkowe połączenie mas trytu i helu-3 z atomową jednostką masy. W połączeniu z niedawnym pomiarem stosunku mas deuteronu do protonu niepewność wartości odniesienia masy protonu można zmniejszyć trzykrotnie.

Przeczytaj całą publikację tutaj

druk