I fisici effettuano la misurazione più accurata mai realizzata del momento magnetico di un elettrone

Un team congiunto di fisici dell’Università di Harvard e della Northwestern University ha trovato il valore più preciso finora per il momento magnetico di un elettrone. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisicail gruppo descrive i metodi utilizzati per misurare le proprietà degli elettroni e le implicazioni per la nuova risoluzione.

Il momento magnetico di un elettrone, noto anche come momento di dipolo elettronico, deriva dalle sue proprietà elettriche e di spin. Di tutte le caratteristiche primarie studiate, queste erano le più accuratamente misurate e anche le più accuratamente verificate.

Misurare il momento magnetico dell’elettrone con livelli di precisione ancora maggiori è importante perché i fisici ritengono che, a un certo punto, queste misurazioni aiuteranno a completare il Modello Standard della Fisica. In questo nuovo sforzo, il gruppo di ricerca ha misurato il momento magnetico con una precisione doppia rispetto a qualsiasi altro sforzo: l’ultimo sforzo migliore risale a 14 anni fa.

I fisici usano il momento magnetico di particelle come gli elettroni per testare il Modello Standard studiando le interazioni tra loro e le particelle virtuali che appaiono all’interno di una camera a vuoto. Questo studio include la misurazione dell’effetto delle collisioni sia sul momento magnetico che sul suo fattore g, e quindi il confronto dei risultati con quanto descritto dal Modello Standard.

Il lavoro ha comportato la sospensione di un singolo elettrone in una trappola di Penning con un campo magnetico costante a 5 Ts. Quindi la camera è stata raffreddata quasi allo zero assoluto. Sono state effettuate misurazioni di ciò che il team descrive come “salti quantici” di elettroni tra i livelli di energia. Quindi, utilizzando un gradiente di campo magnetico, sono stati in grado di eseguire il rilevamento quantistico della non rifrazione, una tecnica per misurare i salti quantici senza modificare lo stato quantico, che ha ridotto l’incertezza nelle misurazioni del momento magnetico. Il risultato finale è stato una misurazione del momento magnetico con un grado di accuratezza mai raggiunto prima: 0,13 parti su 1 trilione.

Si prevede che le nuove misurazioni influenzeranno il lavoro coinvolto nei test futuri del modello standard.