اگرچه مدل استاندارد فیزیک دقیق‌ترین نظریه‌ی علمی شناخته شده در تاریخ بشریت است، اما هنوز معماهای بسیاری وجود دارند که نمی‌توان به کمک این مدل حل کرد و روز به روز بر تعداد این معماها افزوده می‌شود. در پژوهشی که اخیرا در مجله‌ی Nature Physics منتشر شده، دانشمندان دست روی یکی دیگر از این معماها گذاشته‌اند. آنها موفق به اندازه‌گیری اختلاف انرژی بین دو حالت کوانتومی در اتم‌های هلیوم و تعیین دقیق اندازه‌ی هسته و اتم هلیوم شده‌اند. با دیپ لوک همراه باشید…
فیزیکدانان موفق به اندازه‌گیری بسیار دقیق اختلاف انرژی بین دو حالت کوانتومی در اتم‌های هلیوم شده‌اند، کشفی مهمی که به درک ما از جهان و فضا-زمان کمک می‌کند و بیانگر اهمیت گران قیمت‌ترین پروژه‌ی حال حاضر فیزیک، برخورددهنده بزرگ هادرونی است. درک ما از جهان و نیروهایی که آن را اداره می‌کنند، مبتنی بر مدل استاندارد فیزیک ذرات است. این مدل به ما کمک می‌کند تا فضا-زمان و نیروهای اساسی را که همه چیز را در جهان در جای خود نگه می‌دارند، درک کنیم. این مدل، دقیق‌ترین نظریه‌ی علمی شناخته شده در تاریخ بشریت است. اما مدل استاندارد فیزیک توانایی توضیح همه‌ی مفاهیم شناخته شده‌ی فیزیکی را ندارد، مفاهیمی از قبیل گرانش، ماده تاریک، انرژی تاریک و یا این واقعیت که چرا ماده بیشتر از پادماده در جهان وجود دارد با استفاده از این مدل قابل توضیح نیستند. بنابراین دانشمندان به طور مداوم با کنترل و دستکاری ماده در سطح اتمی، به دنبال یافتن اثراتی هستند که به طور مستقیم قابل توضیح نیستند. دانشمندان در یک پژوهش جدید، اتم هلیوم، دومین اتم ساده بعد از اتم هیدروژن را در سطح کوانتومی بررسی کردند.
در این آزمایش، فرایند گذار بین دو حالت انرژی در اتم هلیوم مورد بررسی قرار گرفت. فرایندی که به عنوان جهش کوانتومی از آن یاد می‌شود. اندازه‌گیری دقیق میزان اختلاف انرژی سطوح اتمی هلیوم به منظور تخمین قطر هسته اتم هلیوم انجام شده است. این کار با انجام آزمایش بر روی یک میز با گاز فوق العاده سرد و با استفاده از یک لیزر فوق العاده پایدار با دقت بسیار بالا انجام شد. برای پی بردن به میزان دقت این روش کافیست بدانید اگر بخواهیم با این میزان دقت فاصله‌ی میان زمین و ماه را اندازه‌گیری کنیم میزان خطا، تنها یک میلی متر خواهد بود. دکتر هوگرلند از اعضای این تیم تحقیقاتی بیان داشت:
واقعیت این است که گذار رخ داده پدیده‌ای نادر بوده ولی در عین حال نقطه‌ی عطفی در تحقیقات فیزیک کوانتومی به شمار می‌رود. این فرایند به افزایش دانش ما در مورد نحوه قرار گرفتن اتم‌ها در کنار یکدیگر کمک بزرگی کرده و از این طریق به فهم ما از فضا-زمان کمک می‌کند.
برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی بزرگترین دستگاه ساخته شده توسط بشر و یک پروژه بین المللی بزرگ است که در آن صدها دانشمند به دنبال یافتن اثراتی هستند که به طور مستقیم توسط مدل استاندارد قابل توضیح نیستند. همچنین بررسی ذرات جدید با انرژی بسیار بالا که با مدل استاندارد فیزیک سازگار نیستند از دیگر اهداف دانشمندان می‌باشد. این نتیجه‌ی جدید، یک آزمون عالی برای درک ما از مدل استاندارد است و همچنین به ما این اجازه را می‌دهد تا اندازه‌ی هسته و اتم هلیوم را تعیین کنیم. این موضوع، انگیزه‌ی چندین دهه تحقیقات دانشمندان مختلف بوده، لذا نتایج این آزمایش، فوق‌العاده هیجان انگیزند.
