Elektron - cząstkę z natury bardzo małą i szybką - można zważyć i to z niezwykłą precyzją. Zespołowi naukowców, wśród których jest Polak, udało się ustalić masę tej cząstki z nieuzyskaną wcześniej dokładnością.
Precyzyjne wyznaczenie stałej, jaką jest masa elektronu, jest dla fizyków bardzo ważne. To od masy elektronu zależą m.in. właściwości atomów i cząsteczek. Poza tym masa ta jest np. istotnym parametrem w Modelu Standardowym - teorii, która opisuje m.in. oddziaływania między cząstkami elementarnymi.
Zespołowi z niemieckiego Instytutu Maxa Plancka w Heidelbergu udało się ustalić masę elektronu z precyzją 13 razy większą niż dotychczas. Badania na ten temat ukazały się niedawno w prestiżowym czasopiśmie "Nature". Jednym z autorów publikacji jest Polak - dr Jacek Zatorski.
Elektron to na razie najmniejsza cząstka, której masę udało się dość precyzyjnie ustalić. Z najnowszych badań wynika, że masa atomowa elektronu wynosi ok. 0,000548579909067. Elektron jest więc ponad 1 836 razy lżejszy niż proton. A przecież proton nie jest też przecież ciężki - 1 g to masa ponad 600 tryliardów protonów (6x10^23). Od elektronów lżejsze są neutrina, ale na razie naukowcy nie potrafią jeszcze wyznaczyć ich masy.
Dr Jacek Zatorski z Instytutu Maxa Plancka w Heidelbergu w rozmowie z PAP wyjaśnia, że masy elektronu nie wyznaczono w bezpośrednim pomiarze, ale poprzez rozwiązanie równań powstających przez porównanie wyników pomiarów pewnej wielkości fizycznej z przewidywaniami teorii. Dr Zatorski odpowiadał za część teoretyczną.
Naukowiec zaznacza, że w centrum zainteresowania fizyków był moment magnetyczny elektronu. "Pewna własność elektronu - jego spin, wielkość blisko związana z momentem magnetycznym cząstki - powoduje, że elektron zachowuje się jak malutki magnesik. Chodzi o to, by zmierzyć ten moment magnetyczny elektronu bardzo, bardzo dokładnie" - opowiada fizyk.
W doświadczeniu skorzystano z tzw. pułapki Penninga. "To niezwykłe, że w tym urządzeniu można wyodrębnić i trzymać jeden jedyny jon" - zwraca uwagę badacz. Wyjaśnia, że jonem tym był jon węgla o jednym tylko elektronie. Pułapka Penninga pozwoliła więzić jon przez wiele miesięcy, w którym to czasie eksperymentatorzy manipulowali spinem elektronu i zbierali odpowiednie dane.
Dr Zatorski przyznaje, że pułapka Penninga w Instytucie Maxa Plancka nie jest większa niż stół, a wystarcza, by wykonywać niezwykle precyzyjne pomiary. "Nie do wszystkich eksperymentów w fizyce cząstek potrzebne są ogromne urządzenia badawcze, takie jak w CERN" - zaznacza badacz.
Wyjaśnia, że masa elektronu jest jedną ze stałych fundamentalnych, które fizycy chcą ustalić. Dzięki niej można m.in. sprawdzać przewidywania różnych teorii. Ze stałą tą związane są wartości innych stałych fundamentalnych, jak np. stała struktury subtelnej. A to jest stała najważniejsza do określenia własności materii. Jej wartość definiuje wielkość atomów, to, w jakie związki chemiczne mogą powstać i jak bardzo są trwałe.
PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
lt/ agt/
