澳科学家利用铯改进原子理论计算方法

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澳大利亚科学家在最新一期《物理评论快报》杂志上撰文称，他们借助由一个普通的铯原子和名为缪子的基本粒子组成的一种不寻常的原子，通过理论研究，提高了对铯原子核的磁性结构、在铯原子中的作用以及缪子效应的理解。最新方法有望提供一种不同于大型强子对撞机的方式发现新粒子，或有助揭示占据宇宙总质量95%的暗物质的秘密。
昆士兰大学数学与物理学院的杰辛达·金格斯解释道：“缪子相当于重电子，质量是电子的200倍，它环绕原子核的距离比电子近200倍左右。正因如此，它可以捕捉到原子核结构的细节。简而言之，我们的这项工作将有助于改进用于寻找新粒子的原子理论计算。”
研究人员进一步指出，通过使用精确的原子测量，新方法可以提供更高的灵敏度并成为寻找新粒子的替代技术。
金格斯表示，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机是世界上最强大的粒子加速器，它以高能量粉碎亚原子物质，以找到以前看不见的粒子，但最新研究可以提供更高的灵敏度，通过精确的原子测量找到新粒子。
研究团队说，最新方法不需要巨大的对撞机，而是使用精密仪器在低能量下寻找原子变化。“与其说是爆炸性的高能碰撞，不如说是创造了一个超灵敏的‘显微镜’来见证原子的真实本质。这可能是一种更敏感的技术，揭示粒子对撞机看不到的粒子。”
金格斯说：“天体物理和宇宙学观测结果表明，我们所知道的物质仅占宇宙中总物质和能量的5%，大多数都是‘暗物质’，粒子物理标准模型中目前还没有粒子或相互作用来解释这些暗物质。寻找暗物质粒子是物理学研究的前沿，我们的这一最新研究或成为揭示该谜团的关键。”
研究团队表示，最新研究未来也有望改进相关技术，“原子物理学（如全球定位系统）在我们每天的日常生活中发挥着重要作用，原子理论也将继续在新量子技术领域大显身手。”