Немецкие физики уточнили массу электрона до 15 знака после запятой и тем самым улучшили точность измерений этого параметра частицы в 13 раз, что позволит заметно улучшить оценки других свойств электрона и проверить фундаментальные основы физики, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

В последние годы ученые достигли заметных успехов в деле измерения свойств фундаментальных частиц — протонов, электронов и экзотических «жителей» микромира, в сотни раз улучшив точность замеров.

Подобные эксперименты необходимы для ответа на несколько крайне важных физических загадок — к примеру, почему исчезла антиматерия и из чего состоят частицы невидимой темной материи.

Рис. 1. Схема эксперимента по измерению массы электронов (© Sven Sturm / MPI für Kernphysik).

На текущий момент у ученых есть достаточно точная оценка массы электрона, погрешности в которой не превышают долю миллиарда. Тем не менее, даже таких показателей пока недостаточно для полноценной проверки Стандартной модели физики. Дальнейшее уточнение массы затруднено тем, что для этого необходимо знать точные значения ряда физических констант.

Свен Штурм из Института ядерной физики в Гейдельберге (Германия) и его коллеги обошли эту проблему, вычислив массу электрона по тому, как сильно он притягивается к «голому» ядру углерода.

Это стало возможным благодаря возможности очень точно измерять частоту «вибраций» такого электрона в магнитном поле и скорость его вращения при помощи особого прибора, ловушки Пеннинга.

Используя эти значения, ученые вычислили массу электрона с точностью до 15 знака после запятой — 0.000548579909067(14)(9)(2) атомных единиц массы.

По словам ученых,

их оценка примерно в 13 раз точнее, чем текущее значение массы электрона из каталога фундаментальных констант CODATA.

Как считают физики, собранные ими данные позволят проверить Стандартную модель уже в ближайшие годы, а также уточнить значения важных физических констант — постоянной тонкой структуры и константы Ридберга.