Ce dezvăluie deplasarea Lamb despre lumea cuantică?

Ce dezvăluie deplasarea Lamb despre lumea cuantică?

Deplasarea Lamb, o mică diferență de energie între două niveluri energetice ale atomului de hidrogen, observată în 1947 de Willis Lamb și Robert Retherford, a revoluționat înțelegerea structurii materiei.

Cercetătorii germani au reușit recent să îmbunătățească precizia calculelor teoretice legate de acest fenomen.

Lamb și Retherford au constatat că nivelurile de energie 2S 1/2 și 2P 1/2 ale atomului de hidrogen, considerate identice conform fizicii clasice, prezintă o mică diferență, măsurată în kiloherți.

Această diferență, denumită deplasare Lamb, demonstrează influența unor fenomene cuantice asupra particulelor la nivel atomic și a condus la dezvoltarea electrodinamicii cuantice (QED). QED explică interacțiunea dintre electroni și fotoni, presupunând că electronul interacționeazăconstant cu un câmp energetic fluctuant, numit „vid cuantic”.

Fluctuațiile vidului cuantic produc particule virtuale, care apar și dispar extrem de rapid, influențând nivelurile de energie ale atomului și generând deplasarea Lamb. Calcularea acestei deplasări este complexă din cauza dificultăților matematice inerente QED.

Discrepanțele din anumiți termeni matematici duc la rezultate infinite la anumite niveluri de energie. Oamenii de știință utilizează tehnici precum diagramele Feynman pentru a gestiona aceste discrepanțe și a obține rezultate mai precise.

Echipa de la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară din Germania a reușit să calculeze cu o precizie sporită efectul corecției în două bucle asupra deplasării Lamb, reducând diferența de frecvență cu 2,5 kHz.

Aceștia au rafinat și constanta Rydberg, o constantă fundamentală în fizică ce determină lungimile de undă ale liniilor spectrale ale hidrogenului.

Aceste progrese au implicații importante pentru măsurătorile atomice și alte domenii ale fizicii fundamentale, precum calculele legate de momentul magnetic anormal al electronului și muonului. Aceste calcule sunt esențiale pentru testarea Modelului Standard al fizicii particulelor.

Abaterile de la predicții ar putea indica existența unor noi particule sau interacțiuni. Noua abordare ar putea avea aplicații și în tehnologii precum computerele cuantice, unde înțelegerea precisă a proprietăților cuantice ale particulelor este crucială.