Poměr hmotnosti protonu k elektronu - Proton-to-electron mass ratio

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Hmotnostní poměr protonu k elektronu"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Září 2008) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Tento článek možná bude muset být přepsáno vyhovět požadavkům Wikipedie standardy kvality. Můžeš pomoct. The diskusní stránka může obsahovat návrhy. (Březen 2018)

v fyzika, hmotnostní poměr proton k elektronu, μ nebo β, je prostě odpočinková hmota z proton (A baryon nalezen v atomy ) děleno číslem elektron (A lepton v atomech). Protože toto je poměr stejně dimenzovaných fyzikální veličiny, to je bezrozměrné množství, funkce bezrozměrné fyzikální konstanty a má číselnou hodnotu nezávislou na soustava jednotek, a to:

μ = m_str/m_E = 1836.15267343(11).^[1]

Číslo v závorkách je nejistota měření na posledních dvou číslicích. Hodnota μ je známo asi 0,1 částice na miliardu.

Diskuse

μ je důležité základní fyzikální konstanta protože:

• Téměř celá věda se zabývá baryonická hmota a jak základní interakce ovlivnit takovou záležitost. Baryonická hmota se skládá z kvarky a částice vyrobené z kvarků protony a neutrony. Volné neutrony mají a poločas rozpadu 613,9 sekund. Podle nejlepších současných znalostí se elektrony a protony zdají být stabilní. (Teorie rozpad protonů předpovídat, že proton má poločas alespoň řádově 10³² let. Doposud neexistují žádné experimentální důkazy o rozpadu protonů.);
• Protože jsou stabilní, jsou složkami všech normálních atomů a určují jejich chemické vlastnosti proton je nejdůležitější baryon, zatímco elektron je nejdůležitější lepton;
• μ a konstanta jemné struktury α jsou ti dva bezrozměrné množství objevující se v elementární fyzice a dvě ze tří bezrozměrných veličin diskutovaných v Barrow (2002);
• The protonová hmota m_str se skládá převážně z gluony a kvarky (dále jen do tvarohu a dolů kvark ) tvořící proton. Proto m_str, a tedy poměr μ, jsou snadno měřitelné důsledky silná síla. Ve skutečnosti v chirální omezit, m_str je úměrná QCD energetická stupnice, Λ_QCD. V daném energetickém měřítku silný vazební konstanta α_s souvisí se stupnicí QCD (a tedy μ) tak jako

${displaystyle alpha _ {s} = - {frac {2pi} {eta _ {0} ln (E / Lambda _ {m {QCD}})}}}$

kde β₀ = −11 + 2n/ 3, s n je počet příchutě z kvarky.

Varianta μ přesčas

Astrofyzici se pokusili najít důkazy o tom μ se v průběhu historie vesmíru změnilo. (Stejná otázka byla položena také konstanta jemné struktury.) Zajímavou příčinou takové změny by byla změna v čase v síle silná síla.

Astronomické hledání časově proměnných μ typicky zkoumali Lyman série a Wernerovy přechody z molekulární vodík který, vzhledem k dostatečně velkému rudý posuv, se vyskytují v optické oblasti a lze je tedy pozorovat u pozemních spektrografy.

Li μ se měla změnit, pak změna vlnové délky λ_i každého zbytek rámu vlnová délka lze parametrizovat jako:

${displaystyle lambda _ {i} = lambda _ {0} [1 + K_ {i} (Delta mu / mu)],}$

kde Δμ/μ je proporcionální změna v μ a K._i je konstanta, která musí být vypočítána v teoretickém (nebo semi-empirickém) rámci.

Reinhold et al. (2006) uvedli potenciální 4 standardní odchylka variace v μ analýzou molekulárního vodíku absorpční spektra z kvasary Q0405-443 a Q0347-373. Našli to Δμ/μ = (2.4 ± 0.6)×10⁻⁵. King a kol. (2008) znovu analyzovali spektrální data Reinhold et al. a shromáždili nová data na jiném kvasaru, Q0528-250. Odhadli to Δμ/μ = (2.6 ± 3.0)×10⁻⁶, odlišné od odhadů Reinhold et al. (2006).

Murphy a kol. (2008) k tomu dospěli pomocí inverzního přechodu amoniaku |Δμ/μ| < 1.8×10⁻⁶ na rudý posuv z = 0.68. Kanekar (2011) použil hlubší pozorování inverzních přechodů amoniaku ve stejném systému na z = 0.68 směrem k 0218 + 357 získat |Δμ/μ| < 3×10⁻⁷.

Bagdonaite a kol. (2013) methanolu přechody ve spirálové čočce galaxie PKS 1830-211 najít ∆μ/μ = (0.0 ± 1.0) × 10⁻⁷ na z = 0.89.^[2][3]Kanekar a kol. (2015) použili téměř simultánní pozorování více methanolu přechody ve stejném objektivu, najít ∆μ/μ < 1.1 × 10⁻⁷ na z = 0.89. Pomocí tří methanolu linky s podobnými frekvencemi ke snížení systematických účinků, Kanekar et al. (2015) ∆μ/μ < 4 × 10⁻⁷.

Všimněte si, že jakékoli srovnání mezi hodnotami Δμ/μ při podstatně odlišných červených posunech bude potřebovat určitý model, který bude řídit vývoj Δμ/μ. To znamená, že výsledky konzistentní s nulovou změnou při nižších červených posunech nevylučují významnou změnu při vyšších červených posunech.

Viz také

• Koideův vzorec

Poznámky pod čarou

Reference

• Barrow, John D. (2003). Konstanty přírody: Od Alfa po Omegu - čísla, která zakrývají nejhlubší tajemství vesmíru. London: Vintage. ISBN  0-09-928647-5.
• Reinhold, E .; Buning, R .; Hollenstein, U .; Ivančik, A .; Petitjean, P .; Ubachs, W. (2006). „Indikace kosmologické variace hmotnostního poměru proton-elektron na základě laboratorního měření a nové analýzy H2 spekter“ (PDF). Dopisy o fyzické kontrole. 96 (15): 151101. Bibcode:2006PhRvL..96o1101R. doi:10.1103 / physrevlett.96.151101. PMID  16712142.
• King, J .; Webb, J .; Murphy, M .; Carswell, R. (2008). „Přísné nulové omezení kosmologické evoluce hmotnostního poměru proton k elektronu“. Dopisy o fyzické kontrole. 101 (25): 251304. arXiv:0807.4366. Bibcode:2008PhRvL.101y1304K. doi:10.1103 / physrevlett.101.251304. PMID  19113692.
• Murphy, M .; Flambaum, V .; Muller, S .; Henkel, C. (2008). „Silný limit na variabilní hmotnostní poměr protonu k elektronům z molekul ve vzdáleném vesmíru“. Věda. 320 (5883): 1611–3. arXiv:0806.3081. Bibcode:2008Sci ... 320.1611M. doi:10.1126 / science.1156352. PMID  18566280.
• Kanekar, N. (2011). „Omezující změny v hmotnostním poměru proton-elektron s inverzí a rotačními liniemi“. Astrofyzikální deníkové dopisy. 728 (1): L12. arXiv:1101.4029. Bibcode:2011ApJ ... 728L..12K. doi:10.1088 / 2041-8205 / 728/1 / L12.
• Kanekar, N .; Ubachs, W .; Menten, K. L .; Bagdonaite, J .; Brunthaler, A .; Henkel, C .; Muller, S .; Bethlem, H.L .; Dapra, M. (2015). "Omezení změn v hmotnostním poměru proton-elektron pomocí metanolových čar". Měsíční oznámení dopisů Královské astronomické společnosti. 448 (1): L104. arXiv:1412.7757. Bibcode:2015MNRAS.448L.104K. doi:10.1093 / mnrasl / slu206.