物理学家寻找最重和最小的量子电动力学原子

量子电动力学 (QED) 原子由通过电磁力结合在一起的非结构化点状轻子对组成。

“ QED原子是通过电磁相互作用由轻子对形成的，类似于由质子和电子形成的氢，”北京航空航天大学物理学家Jing-Hang Fu及其同事说。

“人们对它们的性质进行了研究，以测试量子电动力学理论、基本对称性、引力以及寻找标准模型之外的物理现象等等。”

“第一个 QED 原子于 1951 年被发现，它是束缚态，被命名为正电子素。”

“第二个是1960年发现的，是束缚态，命名为μ。”

“过去 64 年来没有发现其他 QED 原子。”

他们说：“新的对撞机被提议用来发现真正的锷，它会衰变成带有电子和光子的最终状态。”

“最重和最小的 QED 原子被命名为 tauium、ditauium 或true tauium。”

在《科学公报》杂志上的一篇新论文中，物理学家介绍了一种识别真正锍的新方法。

他们说：“Tauium 由 tauon 及其反粒子组成，其玻尔半径仅为 30.4 飞米，约为氢原子玻尔半径的 1/1741。”

“这意味着tauium可以在更小的尺度上测试量子力学和QED的基本原理，为探索微观材料世界的奥秘提供了强大的工具。”

“我们证明，通过在电子和正电子对撞机上收集接近 tauon 对产生阈值的 1.5 ab-1 数据，并选择包含带电粒子并伴随着未检测到的中微子带走能量的信号事件，观测 tauium 的意义将超过 5σ ”。

“这表明有强有力的实验证据证明锍的存在。”

“我们还发现，使用相同的数据，测量tau轻子质量的精度可以提高到前所未有的1 keV水平，比当前实验达到的最高精度高两个数量级。”

“这一成果不仅有助于标准模型中电弱理论的精确测试，而且对轻子味普遍性等基础物理问题也具有深远的影响。”