由日本理化學研究所、奈良女子大學、鳥取大學等組成的國際聯合研究小組,成功量產了一種被稱為“π介子原子”的奇怪原子,其時間效率是傳統方法的數十倍。
原子包含電子和原子核,原子核由質子和中子組成。如果分裂質子和中子,它們就會變成夸克,這是基本粒子。由於電子與其他粒子相比可以忽略不計,因此原子質量似乎是夸克質量的總和。
然而,它實際上重了100倍。2008年諾貝爾物理學獎獲得者南部陽一郎博士將這種現象歸因於夸克凝聚。
夸克凝聚是夸克和反夸克在真空中配對並凝聚的狀態。雖然它並不是在宇宙誕生後立即以高溫高密度狀態存在,但據說是在宇宙膨脹和冷卻的過程中發生的。
證明夸克凝聚存在的關鍵是原子核內部的精確測量。原子核的密度大約是水的100萬億倍,預計夸克凝聚的量將會減少,就像宇宙剛誕生後那樣。因此,該研究小組致力於精確測量“π介子原子”,其中π介子原子的質量是電子的300倍,與原子核而不是電子結合。由於 pi 介子採用圓形軌道來刮擦原子核表面,因此我們可以通過詳細檢查它們來獲取原子核內部的信息。
這次,我們使用RIKEN引以為傲的世界上最強大的加速器,成功地獲得了大量π介子原子數據,時間效率比以前提高了幾十倍。因此,下一步將是從更多的數據中高精度地確定核內夸克凝聚的減少率。