Теорию квантовой электродинамики впервые проверили максимально точно

МОСКВА, 28 апреля. /ТАСС/. Европейские и американские физики впервые максимально точно проверили теорию квантовой электродинамики, для чего ученые проследили за взаимодействиями ядер нестабильного висмута-208, электронов и частиц света. Об этом сообщила пресс-служба Технического университета Дармштадта (TU Darmstadt).

"Ученые измерили характер взаимодействий электронов с магнитными полями стабильного висмута-209 и нестабильного висмута-208 для проверки предсказаний теории квантовой электродинамики. Полученные экспериментальные значения совпали с результатами расчетов, однако при этом они оказались примерно на порядок более точными, чем теоретические выкладки", - говорится в сообщении.

Эти результаты получила группа американских и европейских физиков под руководством профессора TU Darmstadt Вилфрида Нертерхойзера при поисках возможных следов существования "новой физики" за пределами Стандартной модели. Одной из самых первых и известных аномалий такого рода стал необычный характер "намагниченности" мюона, тяжелого собрата электрона. Предположительно, эти частицы взаимодействуют с магнитными полями не так, как на это указывают теоретические расчеты, построенные на базе замеров магнитных характеристик электронов.

Открытие подобных аномалий заставляет многих физиков сомневаться в том, что теория квантовой электродинамики, описывающая данные взаимодействия частиц, корректно работает для экстремально мощных магнитных полей, аналоги которых существуют в окрестностях сверхтяжелых частиц или объектов астрофизической природы. Для получения подобных сведений исследователи из ЦЕРН и других ведущих научных организаций проводят опыты с различными ускорителями частиц и реакторами, способными производить подобные ядра.

Нертерхойзер уже несколько лет изучает магнитные взаимодействия между электронами и ядрами атомов висмута, у которых отсутствуют остальные 82 электрона. Их отсутствие порождает мощнейшие магнитные поля, сопоставимые по напряженности с полем нейтронной звезды, что позволяет использовать подобные "одноэлектронные" атомы для проверки предсказаний теории квантовой электродинамики в экстремальных условиях.

В прошлом проведению подобных замеров мешало то, что у ученых пока отсутствуют точные данные по внутреннему устройству ядер висмута и других тяжелых атомов. Европейские и американские физики выяснили, что эту проблему можно обойти, если замерить магнитные взаимодействия электронов и двух очень похожих, но разных атомов висмута - стабильного висмута-209 и радиоактивного висмута-208, в чьих ядрах отсутствует один нейтрон.

Руководствуясь этой идеей, физики модифицировали ускорительный комплекс ESR в Дармштадте таким образом, что позволял ученым получать относительно большие количества атомов висмута-208 и отслеживать то, как они взаимодействуют с частицами света и электронами. Эти замеры помогли ученым с рекордно высокой точностью измерить то, как магнитное поле атомов влияет на структуру их электронных оболочек, и сравнить эти результаты с предсказаниями теории.

По словам исследователей, результаты этих опытов полностью совпали с теоретическими выкладками, однако при этом разброс полученных значений оказался в десять раз ниже, чем при расчетах при помощи квантовой электродинамики. В будущем столь высокая точность замеров позволит провести еще более строгие проверки этой теории, используя другие тяжелые атомы, в том числе изотопы тория или протоактиния, подытожили иссоледователи.