Măsurători de masă prin capcană a deuteronului și a ionului moleculei HD +

Se spune că masa deuteronului este cu 0,1 miliarde de procente mai mică decât valoarea stocată în literatura de specialitate! La mai bine de 100 de ani de la descoperirea nucleului atomic, nu este încă clar cât de grele sunt exemplarele individuale. Echipa de cercetare condusă de Sascha Rau de la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară din Heidelberg a reușit o „actualizare” excelentă.

Imagine sursă: Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară

Masele celor mai ușori nuclei atomici și masa electronilor sunt legate, iar valorile lor influențează observațiile din fizica atomică, fizica moleculară și fizica neutrino, precum și în metrologie. Valorile cele mai exacte pentru acești parametri fundamentali provin din spectrometria de masă Penning Fallen, care realizează incertitudini relative de masă de ordinul 10E (-11). Cu toate acestea, verificările de redundanță folosind datele din diferite experimente relevă inconsecvențe semnificative în masele protonului, deuteronului și helionului (nucleul heliului-3), sugerând că incertitudinea acestor valori ar fi putut fi subestimată.

În articolul despre natură (Vol 585 | 3 septembrie 2020) cercetătorii prezintă rezultatele măsurătorilor de masă absolută a deuteronului și a ionului moleculei HD + folosind 12C ca referință de masă. Valoarea sa pentru masa deuteronului, 2,013553212535 (17) unități de masă atomică, are o precizie de 2,4 ori mai bună decât valoarea CODATA și diferă de aceasta cu 4,8 abateri standard. Cu o relativă incertitudine de opt părți pe bilion, aceasta este cea mai precisă valoare a masei măsurată direct în unități de masă atomică. În plus, măsurarea permite oamenilor de știință să determine masa ionului de moleculă HD +, 3,021378241561 (61) unități de masă atomică, nu numai o verificare strictă a consistenței rezultatelor lor pentru masele deuteronului și a protonului, dar oferă și un supliment suplimentar. conexiune pentru masele de tritiu și heliu-3 la unitatea de masă atomică. În combinație cu o măsurare recentă a raportului de masă de deuteron la proton, incertitudinea valorii de referință a masei protonului poate fi redusă cu un factor de trei.

Citiți publicația completă aici