Átértékelésre szorulhat a fizika egyik alappillére, amennyiben igazolást nyernek az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézete (NIST) új ion-csapdájával végzett kísérleteinek eredményei.
A Physical Review Letters-ben közzétett eredmények szerint az elektromágnesességen alapuló jóslatok nem teljesen fedik le az atomok egzotikus állapotokban tanúsított viselkedését. A kérdéses elmélet az úgynevezett kvantum-elektrodinamika (QED), ami a modern fizika egyik fő támasza az anyagra gyakorolt elektromágneses hatások pontos leírásának köszönhetően, különös tekintettel az elektronok viselkedésével kapcsolatos magyarázatára. Az elmélettel kapcsolatos kiváló tapasztalatok ellenére a fizikusok jó ideje gyanítják, hogy a QED nem ad teljes képet a valóságról. Az NIST legfrissebb eredményei igazolni látszanak ezeket a feltevéseket, amik a fizika más területeire is kihathatnak.
Az NIST ion-csapdája A QED tesztelésének egyik módja, hogy veszünk egy viszonylag nehéz atomot – például titánt, vagy vasat – és megfosztjuk a mag körüli elektronjainak többségétől. “Ha a titán huszonkét elektronjából húszat eltávolítunk, egy magasan töltött iont kapunk, ami sok tekintetben hasonlít egy, az eredeti méretének tizedére összezsugorított hélium atomra” – magyarázta John Gillaspy, a NIST fizikusa. “Ironikus, de ebben a szokatlan állapotban a QED hatásai felerősödnek, így részletesebben vizsgálhatjuk azokat”
A kvantum-elektrodinamikának számos alkalmazása van, például megjósolható vele, mi történik, ha egy atommag körül keringő elektron összeütközik egy elhaladó részecskével. A gerjesztett elektron egy pillanatra egy magasabb energiaállapotba ugrik, azonban gyorsan vissza is tér eredeti pályájához. A folyamat fénykibocsátást eredményez, egy foton szabadul fel, a QED pedig képes megjósolni ennek a fotonnak a színét, vagyis előrejelezhető a hullámhossza. Az NIST csapata azt vette észre, hogy az erős pozitív töltésű ionokban a fennmaradó elektronok észlelhetően más színű fotonokat generálnak, mint amit a QED megjósol. Ez megingatja az elektromágnesesség, a világegyetem négy alapvető erői egyikének elméletét.
Gillaspy reméli, hogy eredményeik a kísérlet megismétlésére sarkallják majd tudóstársait, melyekből még pontosabb mérések születnek. Az NIST csapat jelenleg egzotikus atomok által kibocsátott fény mérésén dolgozik, ami Gillaspy szerint meg fogja erősíteni a jelenlegi eredményeiket.
Az elektromágnesesség
Az elektromágneses kölcsönhatás, vagy elektromágnesesség az elektromágneses mező fizikája. Az elektromágneses mező az elektromos és mágneses mezők által létrehozott, a tér teljességét betöltő hatásmező. Míg az elektromos mező a statikus elektromosságot előidéző töltés eredménye (amely elektromos vezetőben elektromos áramot hoz létre), addig a mágneses mező az elektromos töltés mozgásából származik (mint egy elektromos vezetőben folyó áram) és az állandó mágnesekhez hasonló mágneses erőben nyilvánul meg.
Az “elektromágnesesség” kifejezés az elektromosság és mágnesesség közeli kapcsolatára utal. Például a mágneses mező változása elektromágneses indukciónak nevezett elektromos mezőt hoz létre, amely lehetővé teszi olyan hétköznapi eszközök létezését, mint az áramfejlesztő generátorok (és dinamók), villanymotorok és transzformátorok. Az elektrodinamika az elektromágnesesség és a mechanika közös területe, amely az elektromágneses mezőnek az elektromos töltésű részecskékre gyakorolt mechanikai hatásait tanulmányozza.
Elektromágneses erőnek nevezik az elektromágneses mezőnek az elektromos töltésű részecskékre gyakorolt hatását. Ez a fajta erő a természet négy alap-erőinek egyike. A másik három 1) az atommagot összetartó erős nukleáris erő, 2) a radioaktív bomlás bizonyos fajtáiért (Béta-bomlás) felelős gyenge nukleáris erő 3) a tömegvonzási (gravitációs) erő. A fizikai testek közötti minden kölcsönhatás (erő) végső soron e négy alapvető erők következménye, mégis a hétköznapi életünkben a gravitációtól eltekintve, gyakorlatilag minden jelenségért az elektromágneses erő felelős.
Durva megközelítésben, az atomok közötti kölcsönhatásokban, minden erő az atom belsejében lévő elektromos töltésű protonokra és elektronokra ható elektromágneses erőre vezethető vissza. Például, mikor húzunk, vagy nyomunk valami tárgyat, az általunk kifejtett erő a testünk és a tárgy egyes molekulái közötti kölcsönhatás eredménye, sőt, az elektronok keringéséből adódó kölcsönhatásokon keresztül minden kémiai folyamat is ez erőkön keresztül zajlik le.
Mindezeken felül, a fény- és rádióhullámok nem mások, mint az elektromágneses mező megháborításának mozgása, amit elektromágneses hullámoknak hívunk. Tehát minden optikai, vagy rádió-frekvenciás jelenség ténylegesen elektromágneses természetű. Elektromágneses erőnek nevezik az elektromágneses mezőnek az elektromos töltésű részecskékre gyakorolt hatását. Ez a fajta erő a természet négy alap-erőinek egyike. A másik három 1) az atommagot összetartó erős nukleáris erő, 2) a radioaktív bomlás bizonyos fajtáiért (Béta-bomlás) felelős gyenge nukleáris erő 3) a tömegvonzási (gravitációs) erő. A fizikai testek közötti minden kölcsönhatás (erő) végső soron e négy alapvető erők következménye, mégis a hétköznapi életünkben a gravitációtól eltekintve, gyakorlatilag minden jelenségért az elektromágneses erő felelős. Durva megközelítésben, az atomok közötti kölcsönhatásokban, minden erő az atom belsejében lévő elektromos töltésű protonokra és elektronokra ható elektromágneses erőre vezethető vissza. Például, mikor húzunk, vagy nyomunk valami tárgyat, az általunk kifejtett erő a testünk és a tárgy egyes molekulái közötti kölcsönhatás eredménye, sőt, az elektronok keringéséből adódó kölcsönhatásokon keresztül minden kémiai folyamat is ez erőkön keresztül zajlik le.
Mindezeken felül, a fény- és rádióhullámok nem mások, mint az elektromágneses mező megháborításának mozgása, amit elektromágneses hullámoknak hívunk. Tehát minden optikai, vagy rádió-frekvenciás jelenség ténylegesen elektromágneses természetű.
sg.hu/richpoi.com
CHARON INSTITUTE 