ความสามารถในการสร้างอะตอมเทียมที่มีอนุภาคแปลกใหม่แทนที่อิเล็กตรอนทำให้นักฟิสิกส์มีวิธีการใหม่ในการตรวจสอบปฏิกิริยาพื้นฐาน ขณะนี้ นักวิจัยได้สร้างและสอบสวนอะตอมของฮีเลียมชนิดใหม่ที่อิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรียกว่า pion งานวิจัยนี้สามารถชี้ให้เห็นถึงธรรมชาติของทั้ง pions และ neutrinos ซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กและเป็นกลาง
ซึ่งคุณลักษณะ
บางอย่าง รวมถึงมวล ยังเข้าใจได้ค่อนข้างต่ำในบรรดาอนุภาคที่ใช้สร้างอะตอมที่ผิดปกติก่อนหน้านี้ ได้แก่ มิวออน ซึ่งมีมวลประมาณ 200 เท่าของอิเล็กตรอน แต่มีคุณสมบัติเหมือนกันทุกประการ ในปี พ.ศ. 2553 ประเทศเยอรมนี ได้ทำการตรวจวัดด้วยสเปกโทรสโกปีบนมิวโอนิกไฮโดรเจน
พวกเขาใช้ข้อมูลของตนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดี โดยคำนวณค่ารัศมีการประจุของโปรตอนที่ขัดแย้งกับค่าที่ยอมรับในขณะนั้นโดยสิ้นเชิง และบังคับให้กลุ่มอื่นๆ พยายามแก้ไขความคลาดเคลื่อน การสร้างอะตอมที่มี pions นั้นยากกว่า ไพออนเป็นมีซอน หมายความว่าพวกมันประกอบด้วยควาร์กและแอนติควาร์ก
เมื่อยิงด้วยความเร็วสูงไปยังเป้าหมายที่หนาแน่น บางส่วนจะก่อตัวเป็นอะตอม แต่พวกมันยังสร้างอนุภาคพื้นหลังจำนวนมาก ซึ่งทำให้ยากต่อการเลือกอะตอม ยิ่งไปกว่านั้น อะตอมไพโอนิกก็เหมือนกับตัวพีออนเองที่มีอายุการใช้งานสั้นมาก ซึ่งทำให้ยากต่อการกระตุ้นด้วยลำแสงเลเซอร์และวัดความถี่
การเปลี่ยนผ่านภายในอะตอมที่มีอายุยืนยาวมาซากิ โฮริซึ่งอยู่ที่ MPQ และเพื่อนร่วมงานได้เอาชนะอุปสรรคนี้ด้วยการสร้างอะตอมไพโอนิกฮีเลียมที่มีอายุค่อนข้างยืนยาว ในการทดลองที่สถาบัน Paul Scherrerในสวิตเซอร์แลนด์ พวกเขาใช้ลำแสงโปรตอนเข้มข้นเพื่อสร้างไอออนลบในเป้าหมาย
ที่เป็นคาร์บอน จากนั้นชนไอออนกับอะตอมของของไหลยิ่งยวดฮีเลียม-4 ไพออนที่เข้ามาส่วนใหญ่กระแทกนิวเคลียสของฮีเลียมโดยตรง ทำให้ฮีเลียมแตกออกเป็นโปรตอน นิวตรอน และดิวเทอรอนภายในเวลาประมาณ 10 –12วินาที แต่ประมาณ 2% สามารถแทนที่หนึ่งในสองอิเล็กตรอนของฮีเลียม
และเข้าสู่
วงโคจรที่มีพันธะอ่อนรอบนิวเคลียส พิออนที่ถูกผูกไว้จะรักษาวงโคจรนี้เป็นเวลาหลายนาโนวินาที (10 –9วินาที) เนื่องจากพวกมันได้รับการปกป้องจากผลกระทบของการชนด้วยความร้อนกับอะตอมอื่นโดยทั้งอิเล็กตรอนที่เหลือและเป้าหมายที่เย็นจัด ซึ่งถูกตรึงไว้ที่ระดับเหนือขึ้นไปเพียงไม่กี่องศา ศูนย์สัมบูรณ์
อะตอมของฮีเลียม pionic จะแยกออกและสร้างผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่สามารถตรวจจับได้โดยเครื่องตรวจจับที่วางตำแหน่งรอบเป้าหมาย ปัญหาคือสัญญาณจากผลิตภัณฑ์ฟิชชันเหล่านี้ถูกครอบงำโดยสัญญาณจากนิวคลีออนที่สร้างโดย pions ที่เหลืออีก 98% pions มาถึงเป็นพัลส์ทุกๆ 20 ns ต้องขอบคุณ
ความถี่ 50 MHz ของโพรงตัวเร่ง และพวกมันสร้างจุดสูงสุดขนาดใหญ่ในการนับเครื่องตรวจจับ ในทางตรงกันข้าม การสลายตัวที่เกิดขึ้นเองของอะตอมไพโอนิกที่แพร่กระจายได้ทำให้เกิดพื้นหลังที่เรียบจนไม่สามารถสังเกตได้ การวัดความถี่การเปลี่ยนนี่คือที่มาของเลเซอร์สเปกโทรสโกปี
ตามที่รายงาน และเพื่อนร่วมงานประสานเลเซอร์อินฟราเรดกับลำแสง pion เพื่อให้มันยิงพัลส์แสงยาว 0.8ns ประมาณครึ่งทางระหว่างพัลส์ pion ที่ต่อเนื่องกัน สิ่งนี้ทำให้ pions บางส่วนในนิวเคลียสของพวกมันตกลงสู่วงโคจรที่ต่ำกว่าและดีดอิเล็กตรอนที่เหลือ ซึ่งพวกมันทำในเวลาไม่กี่พิโควินาที
ก่อนที่จะชนเข้ากับนิวเคลียส แม้ว่ากระบวนการนี้จะให้อะตอมไพโอนิกเพียงสามอะตอมต่อชั่วโมงเหนือพื้นหลัง แต่นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะบันทึกจำนวนสูงสุดที่มีนัยสำคัญในการนับเครื่องตรวจจับ ด้วยการสแกนความถี่ของลำแสงเลเซอร์ นักวิจัยพบว่าการเปลี่ยนแปลงที่พวกเขากำลังศึกษาเกิดขึ้น
ที่ 183,760 GHz พวกเขาชี้ให้เห็นว่าความแม่นยำของการวัดนี้ถูกจำกัดโดยการชนกับอะตอมของฮีเลียมหลายครั้ง ซึ่งแต่ละอันจะขยับความถี่เล็กน้อย และเสียงสะท้อนของอะตอมที่กว้างแต่ง่ายต่อการระบุที่พวกเขาใช้ พวกเขาหวังว่าในที่สุดจะใช้การทดลองเพื่อตั้งค่าใหม่ที่ถูกต้องมากขึ้นสำหรับมวล
ในสหราชอาณาจักรชี้ให้เห็นว่ากลุ่มของ Hori ประสบความสำเร็จในการบันทึกอัตราส่วนมวลของสารต้านโปรตอนต่ออิเล็กตรอนโดยแทนที่หนึ่งอิเล็กตรอนในอะตอมของฮีเลียมด้วยแอนติโปรตอน อย่างไรก็ตาม เขากล่าวว่าการปรับปรุงความแม่นยำของมวลไอออนลบจะยากขึ้น
ส่วนหนึ่ง
เป็นเพราะความหนาแน่นของฮีเลียมที่ต่ำกว่าหมายถึงสัญญาณที่น้อยลง อย่างไรก็ตาม เขาให้เหตุผลว่าด้วยความไม่ลดละ ความแม่นยำสามารถปรับปรุงได้ 10–100 เท่า “การทดลองนี้เป็นการปูทางไปสู่ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของธรรมชาติ” เขาเขียน
ชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มมวลของ pion อาจทำให้ขีดจำกัดบนของมวล ในปัจจุบันของนักฟิสิกส์อนุภาคลดลง เนื่องจาก สลายตัวเป็น (มวลซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี) และ “มวลนิวตริโนของมิวออนสามารถประเมินได้โดยวิธีทางอ้อมอย่างแม่นยำมากขึ้น” เขากล่าว “แต่มันก็ดีเสมอที่จะมีการตรวจทางห้องปฏิบัติการโดยตรง”
มีการค้นพบเทคนิคใหม่ที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถคำนวณโครงสร้างสามมิติของโพลีคริสตัลไลต์ได้ จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ วิธีการที่นิยมใช้ในการคำนวณโครงสร้าง 3 มิติ ซึ่งก็คือการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ สามารถใช้ได้กับผลึกเดี่ยวเท่านั้น เทคนิคใหม่นี้ทำให้ได้โครงสร้างของวัสดุโพลีคริสตัลไลน์
จากนั้นจะได้ภาพที่มีรายละเอียดสูงของตัวอย่างโดยใช้วิธีการที่มีอยู่สำหรับการวิเคราะห์รูปแบบการเลี้ยวเบนระดับของการขยายตัวทางความร้อนเชิงลบนั้นต่ำที่สุด เขากล่าวเสริมที่มีคุณภาพใกล้เคียงกับที่ได้จากผลึกเดี่ยวที่เป็นลบ (ปัจจุบันทราบเพียงทศนิยมหกตำแหน่ง) และเสนอทั้งการทำให้เป้าหมายบางลงและศึกษาการเปลี่ยนแปลงของอะตอมด้วยความกว้างของเส้นที่แคบลง
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
