Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В физике , в массовом соотношении протона-к-электрона , ц или р , это просто масса покоя от протона (а барионы найдены в атомах ) , деленный на том , что из электрона (а лептонные найдены в атомах). Поскольку это соотношение физических величин с одинаковыми размерами , это безразмерная величина , функция безразмерных физических констант и имеет числовое значение, не зависящее от системы единиц , а именно:

μ = м п / м е  = 1 836 0,152 673 43 (11) . [1]

Число в круглых скобках обозначает погрешность измерения на последних двух цифрах. Известно, что величина μ составляет около 0,1 частей на миллиард.

Также было замечено, что μ ≈ [2]

Обсуждение [ править ]

μ - важная фундаментальная физическая константа, потому что:

  • Почти вся наука имеет дело с барионной материей и тем, как фундаментальные взаимодействия влияют на нее. Барионная материя состоит из кварков и частиц, состоящих из кварков, таких как протоны и нейтроны . Свободные нейтроны имеют период полураспада 613,9 секунды. Насколько нам известно, электроны и протоны кажутся стабильными. (Теории распада протона предсказывают, что протон имеет период полураспада порядка 10 32 лет . На сегодняшний день нет экспериментальных доказательств распада протона.);
  • Поскольку они стабильны, являются компонентами всех нормальных атомов и определяют их химические свойства, протон является наиболее важным барионом , а электрон - наиболее важным лептоном ;
  • μ и постоянная тонкой структуры α - две безразмерные величины, возникающие в элементарной физике, и две из трех безразмерных величин, обсуждаемых в Barrow (2002);
  • Масса протона m p состоит в основном из глюонов и кварков ( верхний кварк и нижний кварк ), составляющих протон. Следовательно, m p и, следовательно, отношение μ являются легко измеримыми следствиями сильного взаимодействия . В самом деле, в хиральной пределе, т р пропорциональна ОТК шкале энергий, Л КхД . В данном масштабе энергии константа сильной связи α s связана с масштабом КХД (и, следовательно, μ ) как
где β 0 = -11 + 2 п / 3, с п -число ароматов из кварков .

Изменение μ со временем [ править ]

Дополнительная информация: Изменение фундаментальных констант во времени

Астрофизики пытались найти доказательства того, что μ изменилась за всю историю Вселенной. (Тот же вопрос задавался и о постоянной тонкой структуры .) Одна интересная причина таких изменений - это изменение со временем силы сильного взаимодействия .

Астрономические ищет изменяющийся во время μ , как правило , исследовались серию Лаймана и Вернер переходы из молекулярного водорода , который при достаточно большое красное смещение , возникает в оптической области и поэтому может наблюдаться с наземными спектрографами .

Если бы μ изменился, то изменение длины волны λ i каждой длины волны покоя может быть параметризовано как:

где Δ μ / μ - пропорциональное изменение μ, а K i - константа, которая должна быть рассчитана в теоретических (или полуэмпирических) рамках.

Рейнхольд и др. (2006) сообщили о потенциальной 4 стандартное отклонение вариации ц путем анализа молекулярного водорода спектры поглощения от квазаров Q0405-443 и Q0347-373. Они обнаружили, что Δ μ / μ = (2,4 ± 0,6) × 10 - 5 . King et al. (2008) повторно проанализировали спектральные данные Reinhold et al. и собрал новые данные о другом квазаре, Q0528-250. Они оценили, что Δ μ / μ = (2,6 ± 3,0) × 10 - 6 , что отличается от оценок Райнхольда и др. (2006).

Мерфи и др. (2008) использовали инверсионный переход аммиака, чтобы заключить, что | Δ μ / μ | <1,8 × 10 −6 при красном смещении z = 0,68 . Канекар (2011) использовал более глубокие наблюдения инверсионных переходов аммиака в той же системе при z = 0,68 в сторону 0218 + 357, чтобы получить | Δ μ / μ | <3 × 10 −7 .

Багдонайте и др. (2013) использовали переходы метанола в галактике со спиральной линзой PKS 1830-211, чтобы найти ∆ μ / μ = (0,0 ± 1,0) × 10 −7 при z = 0,89 . [3] [4] Канекар и др. (2015) использовали почти одновременные наблюдения нескольких переходов метанола в одной линзе, чтобы найти ∆ μ / μ <1,1 · 10 −7 при z = 0,89 . Используя три линии метанола с одинаковыми частотами для уменьшения систематических эффектов, Канекар и др. (2015) получили ∆ μ/ μ <4 × 10 −7 .

Обратите внимание, что для любого сравнения значений Δ μ / μ при существенно разных красных смещениях потребуется конкретная модель, чтобы управлять эволюцией Δ μ / μ . То есть результаты, согласующиеся с нулевым изменением при более низких красных смещениях, не исключают значительных изменений при более высоких красных смещениях.

См. Также [ править ]

  • Формула Коиде

Сноски [ править ]

  1. ^ «2018 CODATA Value: отношение масс протона к электрону» . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . 20 мая 2019 . Проверено 20 мая 2019 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ↑ Ленц, Фридрих (15 мая 1951 г.). «Соотношение масс протона и электрона» . Phys. Ред. 82 (4): 554. Полномочный код : 1951PhRv ... 82..554L . DOI : 10.1103 / PhysRev.82.554.2 .
  3. ^ Bagdonaite, Julija; Янсен, Пол; Хенкель, Кристиан; Bethlem, Hendrick L .; Menten, Karl M .; Убахс, Вим (13 декабря 2012 г.). «Строгий предел отношения масс дрейфующих протонов к электронам из спирта в ранней Вселенной» . Наука . 339 (6115): 46–48. Bibcode : 2013Sci ... 339 ... 46B . DOI : 10.1126 / science.1224898 . PMID 23239626 . 
  4. ^ Московиц, Клара (13 декабря 2012). «Уф! Постоянная Вселенной осталась постоянной» . Space.com . Проверено 14 декабря 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )

Ссылки [ править ]

  • Барроу, Джон Д. (2003). Константы природы: от альфы до омеги - числа, закодирующие самые глубокие тайны Вселенной . Лондон: Винтаж. ISBN 0-09-928647-5.
  • Reinhold, E .; Buning, R .; Hollenstein, U .; Иванчик, А .; Petitjean, P .; Убакс, В. (2006). «Индикация космологического изменения массового отношения протон-электрон на основе лабораторных измерений и повторного анализа спектров H2» (PDF) . Письма с физическим обзором . 96 (15): 151101. Bibcode : 2006PhRvL..96o1101R . DOI : 10.1103 / physrevlett.96.151101 . PMID  16712142 .
  • King, J .; Webb, J .; Мерфи, М .; Карсвелл, Р. (2008). "Строгие нулевые ограничения на космологическую эволюцию отношения масс протона к электрону". Письма с физическим обзором . 101 (25): 251304. arXiv : 0807.4366 . Bibcode : 2008PhRvL.101y1304K . DOI : 10.1103 / physrevlett.101.251304 . PMID  19113692 .
  • Мерфи, М .; Flambaum, V .; Muller, S .; Хенкель, К. (2008). «Сильный предел на переменное отношение масс протона к электрону от молекул в далекой Вселенной». Наука . 320 (5883): 1611–3. arXiv : 0806.3081 . Bibcode : 2008Sci ... 320.1611M . DOI : 10.1126 / science.1156352 . PMID  18566280 .
  • Канекар, Н. (2011). «Сдерживание изменений в соотношении масс протона и электрона с помощью линий инверсии и вращения». Письма в астрофизический журнал . 728 (1): L12. arXiv : 1101,4029 . Bibcode : 2011ApJ ... 728L..12K . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 728/1 / L12 .
  • Kanekar, N .; Ubachs, W .; Menten, KL; Bagdonaite, J .; Brunthaler, A .; Henkel, C .; Muller, S .; Bethlem, HL; Дапра, М. (2015). «Ограничения на изменение массового отношения протонов к электронам с использованием линий метанола». Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 448 (1): L104. arXiv : 1412,7757 . Bibcode : 2015MNRAS.448L.104K . DOI : 10.1093 / mnrasl / slu206 .