А что, если каждый атом во Вселенной уникален?

Современная физика исходит из того, что все атомы одного и того же изотопа, находящиеся в одинаковом квантовом состоянии, полностью идентичны друг другу. Именно этот принцип лежит в основе стандартной модели физики частиц. Однако в последние годы некоторые физики начали ставить под сомнение принцип полной идентичности атомов.

Теперь физик Марк Райзен из University of Texas at Austin предложил экспериментальный протокол, который может впервые проверить, действительно ли атомы одного изотопа являются полностью одинаковыми или же каждый атом во Вселенной обладает уникальными внутренними характеристиками.

Согласно общепринятой теории, атомы могут отличаться только своим положением в пространстве, тогда как их внутренняя структура считается идентичной. Тем не менее некоторые современные гипотезы допускают существование скрытых внутренних параметров, которые делали бы каждый атом уникальным. Одним из таких параметров может быть магнитный момент атомного ядра.

Исследователи предполагают, что даже у атомов одного и того же изотопа могут существовать едва заметные различия в распределении спинового ядерного тока, то есть в микроскопических флуктуациях магнитного поля, возникающих из-за вращения ядра. По словам ученых, в фундаментальных законах физики нет прямого требования, согласно которому все атомы обязаны иметь абсолютно одинаковый ядерный магнитный момент. Это означает, что принцип полной неразличимости атомов может оказаться не фундаментальным свойством природы, а лишь результатом теоретических допущений.

Для объяснения этой идеи Райзен приводит аналогию с генетически идентичными близнецами, которые на первый взгляд выглядят совершенно одинаковыми, но при более детальном анализе все же обладают отличиями. В своей работе, опубликованной в журнале Physics Letters B, ученый предлагает серию экспериментов, направленных на поиск таких различий между атомами. Райзен отметил, что вопрос никогда ранее не проверялся экспериментально, именно поэтому он представляет особый интерес для современной физики. Исследователь предлагает сосредоточиться на изучении возможных флуктуаций ядерного магнитного момента.

Для этого предполагается использовать пары стабильных изотопов с очень близкими свойствами. Их будут удерживать в специальных ионных ловушках, позволяющих проводить чрезвычайно точные измерения параметров атомов на протяжении длительного времени. Райзен объясняет, что обогащенные изотопы стоят очень дорого, поэтому обычно один и тот же ион хранится и исследуется многократно. Однако для проверки различимости атомов требуется другой подход — необходимо измерять как можно больше разных ионов, примерно по одному в день в одной вакуумной камере.

Физик также предполагает, что любые атомные переходы, включая изменения ядерного магнитного момента, могут со временем изменяться либо из-за внутренних параметров ядра, либо из-за особенностей распределения электронного заряда. Для проверки этой идеи ученый предлагает использовать двойные атомные часы со ступенчатой схемой измерений, которые способны сравнивать различные атомные переходы с исключительно высокой точностью. Такой прибор потенциально сможет обнаружить крайне слабое и гипотетическое «старение» электронных переходов. Для достижения необходимой точности измерений Райзен предлагает применять лазерное охлаждение и захват отдельных изотопов внутри атомных часов.

Эта технология позволит фиксировать минимальные колебания энергетических уровней атомов и анализировать изменения их ядерных магнитных моментов. Если такие вариации будут обнаружены, это станет свидетельством того, что атомы одного изотопа все же различимы между собой. Предыдущие исследования Райзена уже были связаны с технологиями охлаждения и удержания атомов при помощи атомных часов, а также с методами контроля захваченных частиц. Эти работы позволили создать более эффективные способы разделения изотопов, что стало важной частью нового экспериментального протокола. Следующим этапом теперь станет практическая реализация предложенного метода, которая должна показать, являются ли атомы действительно полностью идентичными или же каждый из них обладает собственной уникальностью.

Исследование опубликовано в журнале Physics Letters B.

Бодро и простым языком обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване" (Гражданин на диване в МАХ), а интересную и познавательную информацию читаем на моем канале "Таблетка для головы" (Таблетка для головы в МАХ) и в ТикТоке. Ну и всяческие прикольные ситуации из жизни будут тут

Подписывайтесь!

Источник: masterok.livejournal.com

уникальные шаблоны и модули для dle