再精确10倍！质子磁矩高精确度测量创新纪录
2017-11-28
11月27日，《科学》杂志日前发表的一项重要研究表明，高精确度测量的单个质子磁矩达到了小数点后十位——表征磁矩的g因子等于2.79284734462，精确度是2014年测量结果的十倍，创造了有史以来最精确的测量记录。
质子是原子核中带正电的粒子，单个质子的磁矩不可思议地小，但仍可以量化，质子的基本属性对于理解原子结构和精确测量宇宙中的基本对称性，特别是在解释物质和反物质间的不平衡性方面具有非常重要的意义。
十多年前，物理学家就已开始对其进行测量了。德国美因茨大学、马克斯·普朗克核物理研究所、GSI重离子研究所和日本理化研究所物理学家仍在进行实验，探索测量的极限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思尔博士解释说：“尽可能精确地了解质子，如质量、寿命、电荷、半径和磁矩等特性，对于物理学本身来说非常重要。”
论文第一作者、美因茨物理学家格奥尔格·施耐德介绍说，为了测量质子磁矩，团队开发了有史以来最灵敏的潘宁阱装置，在增加磁场均匀性的同时，增加自屏蔽线圈减少了外部扰动，这两种措施有助于提高阱波器中的粒子稳定性，从而得以更高的精度测量。
现在，他们创造的磁矩纪录精确到小数点后十位，且与五周前发表的反质子g因子值相比，没有明显差异，提供了对电荷正负对称、宇称对称和时间反演对称(CPT)这一物理学基本定律的认知基础。
研究人员对这种精度仍不十分满意，“数据传输率目前是最大的限制因素。”研究团队称将继续与欧核中心的合作伙伴紧密联系，寻找更精确确定质子和反质子磁矩的方法，以进一步证实当前的粒子物理模型。反过来，如果发现存在差异，或许还将找到通往全新物理概念的大门。
质子是原子核中带正电的粒子，单个质子的磁矩不可思议地小，但仍可以量化，质子的基本属性对于理解原子结构和精确测量宇宙中的基本对称性，特别是在解释物质和反物质间的不平衡性方面具有非常重要的意义。
十多年前，物理学家就已开始对其进行测量了。德国美因茨大学、马克斯·普朗克核物理研究所、GSI重离子研究所和日本理化研究所物理学家仍在进行实验，探索测量的极限。日本理化研究所安德瑞斯·穆思尔博士解释说：“尽可能精确地了解质子，如质量、寿命、电荷、半径和磁矩等特性，对于物理学本身来说非常重要。”
论文第一作者、美因茨物理学家格奥尔格·施耐德介绍说，为了测量质子磁矩，团队开发了有史以来最灵敏的潘宁阱装置，在增加磁场均匀性的同时，增加自屏蔽线圈减少了外部扰动，这两种措施有助于提高阱波器中的粒子稳定性，从而得以更高的精度测量。
现在，他们创造的磁矩纪录精确到小数点后十位，且与五周前发表的反质子g因子值相比，没有明显差异，提供了对电荷正负对称、宇称对称和时间反演对称(CPT)这一物理学基本定律的认知基础。
研究人员对这种精度仍不十分满意，“数据传输率目前是最大的限制因素。”研究团队称将继续与欧核中心的合作伙伴紧密联系，寻找更精确确定质子和反质子磁矩的方法，以进一步证实当前的粒子物理模型。反过来，如果发现存在差异，或许还将找到通往全新物理概念的大门。
