分子时钟可能探测基本定律

你听说过原子钟——为什么不分子时钟呢?尽管他们会更难做研究,新提议使用分子而不是原子频率的精确测量可以帮助调查是否有基本物理定律之外的我们已经知道。¹

Stephan席勒在德国杜塞尔多夫大学和他的同事们并不表明分子时钟可能会更好比目前最好的原子钟计时员——尽管计算表明,他们可能至少一样好。相反,使用分子的动机是被测量的频率振动,根据原子核的质量,因此提供了一个极其敏感的探测器质子的质量(更严格,著质子质量比)。相比之下,原子时钟使用电子跃迁频率,这主要取决于电子的质量。

席勒和同事有兴趣研究质子的质量是否随时间保持不变。研究使用铯原子钟,它定义的时间单位,已经放置,而严格限制数量的质子质量可能有所不同,但分子钟可以探测更加敏感。

研究人员说,所有现有的技术和经验从原子钟,陷阱一个或两个离子电场,可以应用于测量困分子离子。他们建议使用最简单的分子,H₂⁺或氘高清版本⁺,其中包含一个电子,因此可以非常准确地描述量子理论。

如何精确的限制可以测量振动频率设置部分的扰动影响捕获电场,磁场也在场,电子的能量。温度效应略有变化的频率。这些依赖于应用领域的大小和环境温度,所以只能尽可能准确地确定一个可以测量这些事情。然而,席勒和他的同事们表明,通过测量精心挑选的组合两个或两个以上的振动频率,这些变化的影响几乎可以抵消。他们计算,由此产生的不确定性的组合频率高清⁺可以低至5 x10^-18年。

席勒解释说,测试的恒常性质子的质量需要进行非常准确的测量H₂⁺或高清⁺频率在不同实验分开多年。如果发现质子的质量变化,它会指向一个深刻的差距我们对基础物理的理解。如果这种情况发生,我敢肯定论者将急于发展新的理论模型,席勒说。

意识到一个分子离子钟非常具有挑战性,”让-菲利普•卡尔说大学d 'Evry-Val d 'Essonne在法国,有还探讨了这个想法。²这使用复合频率的新想法是有趣的,虽然增加了一层复杂性实验。的这样的一个实验可能限制质子质量两个或三个数量级比当前最好的实验室测试。“这将是一个非常重要的结果。”卡尔补充说,分子钟也可以用来调查违反宇称对称性在物理(左右等价)通过测量手性分子。