作者:VU·阿姆斯特丹 信用:CC0公共领域 由VU科学家耶鲁安·克勒梅伊领导的一项国际研究合作开发了一种测量分子氢离子振动频率的新方法，其精度比以前高400倍
这些结果提高了对物理学基本定律和质子等粒子的理解——这些话题最近一直在争论
这项研究的结果发表在上周的《科学》杂志上
该研究合作研究了自然界中最简单的分子——分子氢离子的振动频率
《科学》杂志报道的资深作者耶鲁安·克勒梅吉说:“这个频率取决于两个方面
首先是核粒子的质量——质子和氘——以及电子的质量
对于这些，我们使用预先存在的测量方法获得的参考值
然而，由于一些最近的数值被发现与旧的参考值有很大的差异，这些数值一直在争论中
第二个方面是两个核粒子和电子之间的相互作用
这可以用量子电动力学来描述，量子电动力学是一种成功预测单电子和氢原子(一个核粒子加上一个电子)行为的理论，与实验观察非常一致
现在的问题是，量子电动力学是否也适用于更复杂的系统，比如分子
" 理论和实验证实了早期的偏差 在荷兰NWO组织的资助下，克勒梅吉和他在自由大学激光实验室的同事们开发了一种新方法，该方法利用了真空室中的离子阱
大约100个高清+离子储存在这个陷阱里，用激光冷却到绝对零度以上的千分之一度(-273
15摄氏度)
一个非常纯的分子振动随后用其他特制的激光激发，并测量其频率
实验测得的振动频率与法国和俄罗斯物理学家计算的量子电动力学预测的理论值进行了比较
理论和实验结果是一致的，从而使研究人员能够以前所未有的精度推断质子与电子的质量比，这是物理和化学中广泛使用的一个量
Koelemeij说，“除了非常精确，我们的结果证实了最近质子质量和质子半径的偏差测量
这就是我们工作的巨大价值:它表明，当质子在分子内部时，它的性质就像最近发现的单个质子和原子内部的质子一样“异常”
因此，异常的起源似乎是在旧的测量
除此之外，理论和实验之间的一致预示着量子电动力学的另一个胜利，它对分子也是有效的
" 可能的第五种力量 克勒梅吉认为，新方法可以带来更多的见解:“物理学正在接近历史的转折点
在上个世纪的大部分时间里，实验和天文观测总是可以用爱因斯坦的相对论或者粒子物理和场的标准模型来解释
但是在过去的四十年里，越来越多的证据表明，我们宇宙的95%由暗物质和暗能量组成
没有人知道这些是由什么制成的
" 据推测，暗物质和能量与尚未发现的粒子和自然界的“第五种力量”有关，这也可能影响HD+的振动
更精确的研究可能会发现这是理论和实验之间的偏差
克勒梅吉说，“我们目前的实验没有揭示这种差异
然而，我们可以利用我们的结果，对力的强度和未发现粒子的质量设定一个更严格的上限
" 克勒梅吉和他的同事正在考虑更精确的实验:“这就像是一场智谋游戏
你用某种颜色的激光戳分子，检查分子反馈给你的信息
然后你用另一种颜色再试一次，再一次——直到你收集了打破自然法则所需的所有信息
"
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