Átértékelésre szorulhat a fizika egyik alappillére, amennyiben igazolást nyernek az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézete (NIST) új ion-csapdájával végzett kísérleteinek eredményei.

A Physical Review Letters-ben közzétett eredmények szerint az elektromágnesességen alapuló jóslatok nem teljesen fedik le az atomok egzotikus állapotokban tanúsított viselkedését. A kérdéses elmélet az úgynevezett kvantum-elektrodinamika (QED), ami a modern fizika egyik fő támasza az anyagra gyakorolt elektromágneses hatások pontos leírásának köszönhetően, különös tekintettel az elektronok viselkedésével kapcsolatos magyarázatára. Az elmélettel kapcsolatos kiváló tapasztalatok ellenére a fizikusok jó ideje gyanítják, hogy a QED nem ad teljes képet a valóságról. Az NIST legfrissebb eredményei igazolni látszanak ezeket a feltevéseket, amik a fizika más területeire is kihathatnak.

A QED tesztelésének egyik módja, hogy veszünk egy viszonylag nehéz atomot – például titánt, vagy vasat – és megfosztjuk a mag körüli elektronjainak többségétől. "Ha a titán huszonkét elektronjából húszat eltávolítunk, egy magasan töltött iont kapunk, ami sok tekintetben hasonlít egy, az eredeti méretének tizedére összezsugorított hélium atomra" – magyarázta John Gillaspy, a NIST fizikusa. "Ironikus, de ebben a szokatlan állapotban a QED hatásai felerősödnek, így részletesebben vizsgálhatjuk azokat"

A kvantum-elektrodinamikának számos alkalmazása van, például megjósolható vele, mi történik, ha egy atommag körül keringő elektron összeütközik egy elhaladó részecskével. A gerjesztett elektron egy pillanatra egy magasabb energiaállapotba ugrik, azonban gyorsan vissza is tér eredeti pályájához. A folyamat fénykibocsátást eredményez, egy foton szabadul fel, a QED pedig képes megjósolni ennek a fotonnak a színét, vagyis előrejelezhető a hullámhossza. Az NIST csapata azt vette észre, hogy az erős pozitív töltésű ionokban a fennmaradó elektronok észlelhetően más színű fotonokat generálnak, mint amit a QED megjósol. Ez megingatja az elektromágnesesség, a világegyetem négy alapvető erői egyikének elméletét.

Gillaspy reméli, hogy eredményeik a kísérlet megismétlésére sarkallják majd tudóstársait, melyekből még pontosabb mérések születnek. Az NIST csapat jelenleg egzotikus atomok által kibocsátott fény mérésén dolgozik, ami Gillaspy szerint meg fogja erősíteni a jelenlegi eredményeiket.

Forrás: SG