Mediciones de la masa de la trampa de Penning del deuterón y el ion de la molécula HD +

¡La masa del deuterón es una mil millonésima parte de un por ciento menos que el valor almacenado en la literatura especializada! Más de 0,1 años después del descubrimiento del núcleo atómico, todavía no está claro qué tan pesados ​​son los especímenes individuales. El equipo de investigación dirigido por Sascha Rau del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg logró realizar una excelente "actualización".

Imagen de la fuente: Instituto Max Planck de Física Nuclear

Las masas de los núcleos atómicos más ligeros y la masa de los electrones están vinculadas y sus valores influyen en las observaciones en física atómica, física molecular y física de neutrinos, así como en metrología. Los valores más precisos para estos parámetros fundamentales provienen de la espectrometría de masas Penning Fallen, que logra incertidumbres de masa relativas del orden de 10E (-11). Sin embargo, las comprobaciones de redundancia que utilizan datos de varios experimentos revelan inconsistencias significativas en las masas del protón, el deuterón y el helión (el núcleo del helio-3), lo que sugiere que la incertidumbre de estos valores puede haber sido subestimada.

En el artículo sobre la naturaleza (Vol 585 | 3 de septiembre de 2020), los investigadores presentan resultados de mediciones de masa absoluta del deuterón y del ion de la molécula HD + utilizando 12C como masa de referencia. Su valor para la masa del deuterón, 2,013553212535 (17) unidades de masa atómica, tiene una precisión que es 2,4 veces mejor que el valor CODATA y difiere de él en 4,8 desviaciones estándar. Con una incertidumbre relativa de ocho partes por billón, este es el valor de masa más preciso medido directamente en unidades de masa atómica. Además, la medición permite a los científicos determinar la masa del ion de la molécula HD +, 3,021378241561 (61) unidades de masa atómica, no solo una estricta verificación de la consistencia de sus resultados para las masas del deuterón y el protón, sino que también proporciona un valor adicional. conexión de las masas de tritio y helio-3 a la unidad de masa atómica. En combinación con una medición reciente de la relación de masa de deuterón a protón, la incertidumbre del valor de referencia de la masa de protón se puede reducir en un factor de tres.

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