Измерение массы дейтрона и иона молекулы HD + в ловушке Пеннинга

Считается, что масса дейтрона на 0,1 миллиардной доли процента меньше значения, хранящегося в специальной литературе! Спустя более 100 лет после открытия атомного ядра до сих пор неясно, насколько тяжелы отдельные экземпляры. Исследовательской группе под руководством Саши Рау из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге удалось сделать отличное «обновление».

Исходное изображение: Институт ядерной физики Макса Планка

Массы самых легких атомных ядер и масса электрона связаны, и их значения влияют на наблюдения в атомной физике, молекулярной физике и нейтринной физике, а также в метрологии. Наиболее точные значения этих фундаментальных параметров получены с помощью масс-спектрометрии Пеннинга Фоллена, которая позволяет получить относительную погрешность массы порядка 10E (-11). Однако проверки избыточности с использованием данных из различных экспериментов выявляют значительные несоответствия в массах протона, дейтрона и гелиона (ядра гелия-3), предполагая, что неопределенность этих значений могла быть недооценена.

В статье о природе (Vol 585 | 3 сентября 2020 г.) исследователи представляют результаты измерений абсолютной массы дейтрона и иона молекулы HD + с использованием 12C в качестве эталона массы. Его значение массы дейтрона, 2,013553212535 (17) атомных единиц массы, имеет точность в 2,4 раза лучше, чем значение CODATA, и отличается от него на 4,8 стандартных отклонения. С относительной погрешностью в восемь частей на триллион это наиболее точное значение массы, измеренное непосредственно в атомных единицах массы. Кроме того, измерение позволяет ученым определить массу иона молекулы HD +, 3,021378241561 (61) атомных единиц массы, не только строгую проверку согласованности их результатов для масс дейтрона и протона, но и обеспечивает дополнительную связь масс трития и гелия-3 с атомной единицей массы. В сочетании с недавним измерением отношения масс дейтрона к протону неопределенность эталонного значения массы протона может быть уменьшена в три раза.

Читать публикацию полностью здесь