Проверка и практическое применение различных физических теорий всегда требовало и продолжает требовать измерений и уточнений универсальных значений, так называемых фундаментальных физических констант. И недавно, группа ученых из нескольких французских научных учреждений выполнила самые точные измерения на сегодняшний день постоянной тонкой структуры (fine-structure constant), константы, еще называемой постоянной Зоммерфельда. Эта константа играет очень важную роль в "работе" нашей Вселенной, именно она определяет силу взаимодействия между светом и заряженными элементарными частицами.
В ходе проведенных учеными экспериментов значение постоянной тонкой структуры было определено с точностью в 11 значащих цифр, что в три раза лучше точности этого же значения, полученного в ходе предыдущих экспериментов в декабре 2018 года. На текущий момент значение константы составляет ?^?1 = 137.035999206(11) с относительной погрешностью в 81 часть на триллион.
Ученым удалось добиться столь высокоточных результатов при помощи новой экспериментальной установки, в которой было реализовано непосредственное управление некоторыми факторами, способными отрицательно повлиять на результаты измерений. В этом эксперименте использовались атомы рубидия, охлажденные до температуры, максимально близкой к температуре абсолютного нуля.
Когда практически неподвижные атомы поглощали фотоны света, они начинали двигаться со скоростью, которая зависит от энергии фотона, массы атома и значения постоянной тонкой структуры. Первые две величины являются известными с достаточной точностью величинами, это, и высокоточное измерение скорости движения атомов, позволило вычислить новое значение постоянной тонкой структуры.
Полученные французскими учеными результаты открывают совершенно новые горизонты в области проверок теоретических прогнозов Стандартной модели физики элементарных частиц. Кроме этого, можно надеяться, что знание более точных значений фундаментальных физических констант наконец позволит ученым найти ответы на некоторые из главных вопросов, таких, как природа и происхождение темной материи, причина возникновения дисбаланса между материей и антиматерией в нашей Вселенной, и т.п.