Atomen losser bijeengehouden dan verwacht

Wetenschappers hebben onlangs ontdekt dat de krachten die atomen bijeenhouden minder sterk zijn dan eerst werd gedacht.

Na meer dan twintig jaar werken aan een speciale elektronenval en na zes proefschriften, lukte het Gerald Gabrielse en collega’s, werkzaam bij Harvard, om een enkel elektron onder uitzonderlijke condities te isoleren.

Ten eerste wordt de binnenkant van hun elektronenval interplanetair vacuüm gepompt, zodat er geen enkel ander deeltje aanwezig is. Vervolgens wordt de binnentemperatuur extreem verlaagd tot op een miljoenste van een graad boven het absolute nulpunt.

Door het combineren van elektrische en magnetische krachten en het toevoegen van één elektron, gaat de val lijken op een soort gigantische atoom.

Het elektron beweegt zich in een circulaire baan en bovendien trilt het in verticale richting, de richting van het magnetisch veld.

Met behulp van de magnetische en elektrische krachten kan de beweging van het elektron zodanig worden beperkt, dat men precies de energie van het elektron kan bepalen.

Door de parameters van het elektron nauwkeurig te bepalen, hebben de wetenschappers de schatting van de fijnstructuurconstante kunnen verbeteren. Deze grootheid is een dimensieloze maat voor de sterkte van de elektromagnetische wisselwerking. De nieuwe waarde is iets kleiner en zes keer zo nauwkeurig als voorheen.

De elektromagnetische kracht bepaalt alle bekende elektrische en magnetische effecten en de aard van licht. Kennis van deze fundamentele zaken geeft inzicht in hoe het universum werkt.

‘We wisten niet dat de bindingsenergie van alle atomen in het heelal ongeveer een miljoenste van een procent kleiner was’, aldus Gabrielse. ‘Dit is veel energie, gezien de enorme hoeveelheid atomen in het universum.’

De resultaten zijn gepubliceerd in de juli-editie van Physical Review Letters.

bron: Persbericht American Physical Society