首页 | 资讯 | 家电 | 科技 | 产业 | 技术 | 生活 | 理财 | 探索 | 智能 | 滚动 |

 

中外科学家用“隐形”原子，开辟量子电动力学理论检验新方法
发布时间：2022-04-22 05:14:40 文章来源：扬子晚报
近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院与澳大利亚、加拿大科学家，合作实现了“隐形”原子幻零波长精密计算，开辟量子电动力学理论检

澎湃新闻报道，近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院与澳大利亚、加拿大科学家，合作实现了“隐形”原子幻零波长精密计算，开辟量子电动力学理论检验的新方法。

量子电动力学(QED)是描述粒子间电磁相互作用的基本物理理论，是支撑现代物理学发展的基石。对QED理论的严格检验，有助于确定基本物理常数、探究原子核相关性质、以及探索超越标准模型以外的新物理。因此，自QED理论提出近80年以来，人们对QED理论的检验从未间断。迄今QED理论检验的方法有电子反常磁矩的精确确定，但较少有电子原子分子精密谱的研究。

此次，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的原子分子外场理论组研究员唐丽艳、副研究员张永慧等与澳大利亚国立大学、加拿大温莎大学合作，实现了氦原子413nm（纳米）幻零波长的精确计算和精密测量，开辟了“隐形”原子幻零波长精密测量检验QED理论的新途径。相关研究成果发表在《科学》(Science)期刊。

图片来自《科学》(Science)

不同于检验QED理论的传统能谱测量方法，此次研究采用“隐形”原子的幻零波长对QED进行检验。幻零波长指当激光波长调制到特定的频率时，原子单个能态的斯塔克频移为零，原子在激光场中就如隐形一般。

前述中外团队通过改变磁阱中氦原子玻色爱因斯坦凝聚体的空间振荡频率，来测量光学偶极势的新方法，同时结合高精度原子结构理论计算，实现了在三百万分之一水平上对QED理论的新检验。澳大利亚国立大学K.Baldwin实验组完成了幻零波长实验测量工作，中科院精密测量院团队和温莎大学教授G.W.F.Drake负责理论计算工作。

实验方案，图片来自中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

利用幻零波长检验原子QED理论的方案，最早由唐丽艳和澳大利亚查尔斯达尔文大学J.Mitroy教授在2013年从理论方面提出。2015年，澳大利亚国立大学K.Baldwin实验小组与理论团队合作实现了氦原子幻零波长5ppm（ppm为10的负六次方，即百万分之一）精度下的实验测量。当时的实验测量与理论预言之间存在134ppm差异。为了揭示这一差异，理论团队自主发展了系列高精度的原子结构计算方法，实现了精度为0.1ppm水平的理论预言，为新一轮国际合作起到推进作用。

自2019年，理论与实验团队再度合作。此次，研究人员利用最灵敏的测量光偶极势的方法识别出只有10的负35次方焦耳(J)的峰值势能，实现了“隐形”氦原子幻零波长精度高达0.35ppm的实验测定，测量精度较2015年实验提高20倍。同时，理论上精确计算了延迟效应和磁化率对幻零波长的修正，精度达10ppb（ppb为10的负9次方，即十亿分之一）水平。通过实验测量与理论计算相比较，证实幻零波长对QED修正和延迟效应的敏感性，印证了唐丽艳和J.Mitroy提出的理论预言。

实验不确定度与理论计算误差的对比，以及理论计算中各项修正的贡献，图片来自中国科学院精密测量科学与技术创新研究院

未来，前述实验测量精度有望提高一个数量级，达到30ppb水平。在此精度下，一方面可以拓宽人们对于QED理论的认知，另一方面可能探测到原子核的相关效应，为从“隐形”原子角度探究核结构性质开辟了新的研究窗口。

澎湃新闻记者  王蕙蓉

另湖北日报讯 （记者文俊、通讯员杨婷婷）4月20日，记者从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，该院原子分子外场理论组研究员唐丽艳、副研究员张永慧等与澳大利亚国立大学、加拿大温莎大学合作，实现了氦原子413纳米幻零波长的精确计算和精密测量，开辟了“隐形”原子幻零波长精密测量检验量子电动力学理论的新途径。相关研究成果发表在国际学术期刊《科学》杂志上。

量子电动力学是描述粒子间电磁相互作用的基本物理理论，是支撑现代物理学发展的基石。对量子电动力学理论的严格检验有助于确定基本物理常数、探究原子核相关性质、以及探索超越标准模型以外的新物理，因此自量子电动力学理论提出的近80年以来，人们对该理论的检验从未间断。迄今，量子电动力学检验的方法多为电子反常磁矩的精确确定，原子分子精密谱研究等。

研究人员采用 “隐形”原子的幻零波长对量子电动力学进行检验。幻零波长指的是当激光波长调制到特定的频率时，原子单个能态的斯塔克频移为零，原子在激光场中就像隐形了一般。通过改变磁阱中氦原子玻色爱因斯坦凝聚体的空间振荡频率来测量光学偶极势的新方法，同时结合高精度原子结构理论计算，实现了在三百万分之一水平上对量子电动力学理论的新检验。

研究人员介绍，未来实验测量精度有望提高一个数量级，在此精度下一方面可拓宽人们对于量子电动力学理论的认知，另一方面可能探测到原子核的相关效应，这为从“隐形”原子角度探究核结构性质开辟新的研究窗口。

该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院先导专项项目的资助。

标签： 中外科学家用隐形原

热点HOT

  • 笔记本电脑哪个牌子好 笔记本电脑怎么选
    笔记本电脑哪个牌子好 笔记本

    笔记本质量十大排名十大笔记本电脑品牌?笔记本电脑哪个牌子好?国内十大笔记本电脑排名：1、苹果apple(成立于1976年，是一家高端电脑、音视

  • 音乐学院招生选拔特点 11大音乐学院招生选拔特点
    音乐学院招生选拔特点 11大音乐

    对所有音乐艺考生来说，全国11大音乐学院(中央音乐学院、中国音乐学院、上海音乐学院、天津音乐学院、浙江音乐学院、西安音乐学院、武汉音

  • 为什么用文本来生成视频的 AI 工具也正变得越来越多
    为什么用文本来生成视频的 AI

    如同最近一年 DALL-E 2、Stable Diffusion 等文本生成图像模型发展一样，用文本来生成视频的 AI 工具也正变得越来越多。继 Meta 的

  • 保持血液中药物的最佳浓度 仍然是现代医学的主要挑战
    保持血液中药物的最佳浓度 仍然

    成功治疗疾病的关键方法之一，是在整个治疗过程中提供并维持体内药物的适当剂量。过少会降低治疗效率、导致耐药性，而过量则会增加副作用。

  • 卡内基梅隆大学成功开发出一款多功能、可更换、持久耐用的触感皮肤
    卡内基梅隆大学成功开发出一款多

    如今，人工智能逐渐与声音、视觉等人类感官融合，使人们之间的交流更便捷。但是，将人工智能与人类的触觉融合仍具有挑战性。为解决此项难题

  • Rubius采取了一系列节约成本的措施 包括裁员 75%
    Rubius采取了一系列节约成本的措

    今年 9 月 14 日，(NASDAQ: RUBY，以下简称为Rubius)宣布进行重组和调整资源，称接下来将重点集中在下一代红细胞偶联平台上。官方通稿

  • 为什么马斯克要重启短视频应用Vine
    为什么马斯克要重启短视频应用Vi

    短视频平台 (有可能)即将回归。从 2012 年到 2017 年，这款备受喜爱的有趣短视频分享软件在聚光灯下昙花一现，在鼎盛时期被关闭了服务

  • 基于阳离子脂质的高效纳米疫苗递送系统 细胞因子产量增加约100倍！
    基于阳离子脂质的高效纳米疫苗递

    近年来，免疫检查点抑制疗法等作为治疗癌症的新方法备受关注。然而，当前的免疫检查点抑制疗法仅对约 20%~30% 的癌症患者有效。部分原因

  • 打造一棵人类百年“科技树” 腾讯新总部将建永久科技馆
    打造一棵人类百年“科技树” 腾

    11月6日，2022腾讯科学WE大会十周年如期举行。"十年前，马化腾在首届WE大会上种下一颗种子，希望助力基础科学普及。WE大会历经十年，展现了

  • iOS 16又出新Bug：Face ID无法正常工作
    iOS 16又出新Bug：Face ID无法

    在数个版本的更迭之后，iOS 16的稳定性已经有了相当明显的提升，但仍有部分用户遇到了新的Bug。近日，有部分iPhone用户反馈称，自己的手机

新闻LOVE