📄 معروضة نسخة «بسيط» — «مبسّط» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

ذرة الهيدروجين تشبه ساعة صغيرة تدق بدقة يحلم بها المهندسون. عندما يقفز الإلكترون بين المدارات، فإنه يمتص أو يصدر ضوءًا بتردد محدد بدقة، وهذه هي "النبضة". في العمل الجديد، التقط الفيزيائيون أحد هذه الانتقالات، بين الحالتين 2S و6P، وقاسوا تردده بهامش خطأ أقل من جزء من المليار من المئة. الرقم الناتج هو 730 690 248 610.79 كيلوهرتز، والخطأ 0.48 كيلوهرتز فقط. للمقارنة: لو قسنا المسافة من موسكو إلى فلاديفوستوك بنفس الدقة، لكان الخطأ أقل من سُمك شعرة الإنسان.

هذا القياس مكّن من حساب نصف قطر البروتون، وهو الجسيم الذي يدور حوله الإلكترون. سابقًا، كانت الطرق المختلفة تعطي نتائج متباينة قليلاً، كما لو أن مقياسي حرارة يُظهران درجتي حرارة مختلفتين في نفس الغرفة. القيمة الجديدة، 0.8406 فمتومتر (الفمتومتر هو جزء من مليون من النانومتر)، تطابقت مع أدق البيانات من هيدروجين الميون، حيث يُستبدل الإلكترون بقريبه الأثقل، الميون. لغز التباين الذي أربك الفيزيائيين لعقد من الزمن، يبدو أنه حُل.

لكن النتيجة الرئيسية ليست حجم البروتون بحد ذاته، بل اختبار الديناميكا الكهربائية الكمية (QED)، وهي النظرية التي تصف كيفية تفاعل الضوء مع المادة. الديناميكا الكهربائية الكمية هي واحدة من أدق النظريات في تاريخ العلم، لكنها تحتاج أيضًا إلى اختبار مستمر. التجربة الجديدة أكدت تنبؤات الديناميكا الكهربائية الكمية بدقة تصل إلى 0.5 جزء من المليون للتصحيحات المعقدة المرتبطة بالحالة المرتبطة للإلكترون. هذا مثل فحص آلية ساعة، بتفكيكها حتى آخر برغي، والتأكد من أن كل شيء يدور دون خلل.