Nguyên tử nhỏ hơn 7 lần so với chúng ta từng biết

Vào năm 2010, một nhóm các nhà khoa học đã tìm thấy sự khác biệt trong phương pháp đo proton truyền thống khi họ thực hiện kỹ thuật đo lường mới trên một nguyên tử được gọi là deuteron.

Proton là những hạt được tìm thấy bên trong hạt nhân nguyên tử. Theo kết quả của Ủy ban Quốc tế về Dữ liệu Khoa học và Công nghệ (CODATA) đo đạc được từ nhiều năm trước, bán kính của proton được cho là vào khoảng 0,877 femtomet (1 femtomet bằng 1×10^-15 mét).

Tuy nhiên, nhà khoa học Randolf Pohl cùng các đồng nghiệp từ Viện nghiên cứu Max Planck về Quang học Lượng tử ở Garching, Đức đã tìm thấy sự khác biệt lớn so với con số được chấp nhận trước đó vào năm 2010 và một lần nữa vào năm 2013 sau khi sử dụng kỹ thuật đo lường mới.


Proton là những hạt được tìm thấy bên trong hạt nhân nguyên tử.

Pohl và nhóm của mình sử dụng công nghệ mới để phân tích sự thay đổi năng lượng quanh hạt nhân hydro ở quy mô hạt muon. Muon là các hạt hạ nguyên tử không ổn định có cùng lớp như electron, nhưng có khối lượng lớn hơn khoảng 200 lần.

Bằng cách chuyển electron nguyên tử hydro cho các hạt muon nặng hơn, các nhà nghiên cứu đã thay thế thành phần hạt proton và electron của một nguyên tử. Sau khi ghi lại hình ảnh sự thay đổi của nguyên tử bằng một chùm tia laser, các nhà nghiên cứu đã đo đạc sự thay đổi về mức độ năng lượng, cho phép họ tính toán hạt nhân proton của nguyên tử.

Đo đạc của Pohl và nhóm nghiên cứu cho kết quả bán kính nhỏ hơn 4% so với con số của CODATA. Điều này gây nên sự tranh luận về bán kính của proton. Nhưng trước khi các nhà khoa học đi sâu vào câu hỏi tại sao bán kính của nó lại nhỏ như thế, thì họ phát hiện một sự khác biệt trong kết quả từ máy quang phổ của CODATA.


Deuteron là một đồng vị của nguyên tử hydro, có một proton và neutron tại hạt nhân của nó.

Theo bài nghiên cứu trên Tạp chí Science, các nhà khoa học cho biết rằng tính toán của CODATA trên hạt nhân nguyên tử deuterium, hay còn gọi là deuteron, có thể bị sai sót sau khi được kiểm chứng với kỹ thuật đo lường mới. Deuteron là một đồng vị của nguyên tử hydro, có một proton và neutron tại hạt nhân của nó.

Bằng cách kết hợp phép đo thực tế và lý thuyết, các nhà nghiên cứu đã đưa ra bán kính của deuteron là 2,125 femtomet – nhỏ hơn 0,8% so với bán kính deuteron được đo bởi CODATA.


Bán kính của deuteron là 2,125 femtomet – nhỏ hơn 0,8% so với bán kính deuteron được đo bởi CODATA.

"Như vậy, cả kích thước của proton và nguyên tử deuteron theo kết quả cũ khi trên các các electron đều mâu thuẫn với giá trị thu được khi đo đạc với kỹ thuật mới trên các hạt muon", trích một đoạn trong bài nghiên cứu đăng tải trên Science.

Tuy nhiên, dù đã có kết quả mới nhưng các nhà khoa học vẫn không có cách nào để giải quyết chúng tương ứng với lý thuyết hiện hành. "Sự khác biệt này chỉ ra lỗi thử nghiệm hay lỗi lý thuyết, hoặc thậm chí liên quan đến các vấn đề vật lý ngoài mô hình chuẩn".

Thay vì chỉ đơn giản chứng minh kết quả đo đạc của CODATA là sai sót, các nhà nghiên cứu nghĩ đến vấn đề có điều gì đó không ổn trong tâm nguyên tử, và khiến các vấn đề khó hiểu về bán kính proton càng trở nên khó hiểu hơn.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Những cấm kị nên biết khi tặng tiền lì xì

Những cấm kị nên biết khi tặng tiền lì xì

Lì xì là một tục lệ đẹp trong dịp Tết Nguyên đán ở nhiều nước châu Á. Tuy nhiên, không ít người chú ý đến những việc nên và không nên khi tặng bao lì xì.

Đăng ngày: 21/04/2025
Thị trấn

Thị trấn "hỏa ngục" cháy suốt hơn 60 năm

Đám cháy kéo dài hàng chục năm đã biến thị trấn mỏ Centralia từ một nơi sôi động thành địa ngục hoang tàn.

Đăng ngày: 18/04/2025
14 loại chất độc khủng khiếp nhất thế giới

14 loại chất độc khủng khiếp nhất thế giới

Hãy cố gắng tránh xa những loại chất kịch độc này bằng mọi giá. Nếu tiếp xúc với chúng, bạn sẽ chết ngay lập tức.

Đăng ngày: 18/04/2025
5 cuốn sách kì bí về phép thuật, lời nguyền và bùa chú của thời cổ đại

5 cuốn sách kì bí về phép thuật, lời nguyền và bùa chú của thời cổ đại

Thời xa xưa, việc dùng phép thuật, bùa chú, lời nguyện được phát triển khắp các nền văn hóa trên thế giới. Thậm chí chúng con được ghi chép thành những cuốn sách ma thuật lưu truyền qua các thế hệ. Dưới đây là 5 cuốn bản thảo giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thế giới phép thuật cổ xưa.

Đăng ngày: 18/04/2025
Túi nhỏ trên quần jean dùng để đựng gì?

Túi nhỏ trên quần jean dùng để đựng gì?

Bạn có bao giờ để ý đến chiếc túi bé xíu "thừa thãi" trên quần jean?

Đăng ngày: 17/04/2025
6 công dụng bạn không thể ngờ của

6 công dụng bạn không thể ngờ của "ba con sói"

Bao cao su có nhiều công dụng bất ngờ bên cạnh khả năng trong "chuyện ấy" đấy nhé!

Đăng ngày: 17/04/2025
Vì sao chú gà bị chặt đứt đầu vẫn sống được thêm 18 tháng?

Vì sao chú gà bị chặt đứt đầu vẫn sống được thêm 18 tháng?

Câu chuyện có thật về chú gà không đầu mà đến tận ngày nay vẫn chẳng mấy người tin.

Đăng ngày: 17/04/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News