اندازه‌گیری دقیق انرژی لازم برای شکست مولکول هیدروژن با محاسبات جدید توافق ندارد.

در سال 1920، فیزیکدان‌ها نظریه‌ی جدید کوانتومِ خود را با محاسبه‌ی انرژی لازم برای جدا کردن مولکول هیدروژن (H₂) به دو اتم آزاد آزمودند. این مقدار از به اصطلاح انرژی تجزیه، از آن پس با افزایش مداومِ دقت اندازه‌گیری شده است. جدیداً اندازه‌گیری دقیقی در VU آمستردام و موسسه فناوری فدرال سوییس (ETH) در زوریخ انجام شده که نتایج قبلی را به اندازه یک مرتبه بزرگی بهبود بخشیده و تفاوت حیرت‌آوری را با محاسبات قبلی نشان می‌دهد.

اندازه‌گیری مستقیم انرژی تجزیه‌ی H₂ مشکل است. در عوض، پژوهشگران انرژی‌های لازم برای گسست مولکول را در چند مرحله با هم جمع زدند: ابتدا و جدا کردن یک الکترون و ایجاد H₂⁺، سپس انرژی جداسازی یون به H⁺ و H و نهایتاً اضافه کردن مجدد الکترون به H⁺. کانفنگ چِنگ Cunfeng Cheng و همکارانش از VU آمستردام روی اندازه‌گیری انرژی مرحله‌ی اول یونش که بیشترین عدم قطعیت را دارد تمرکز کردند. همانند روش بقیه‌ی گروه‌ها، آن‌ها این مقدار را با یونیزه‌ کردن مولکول H₂ به روش برانگیخته آن با یک سری حالت میانی و جمع انرژی‌های همه‌ی گذارها تعیین کردند. اما ترتیب گذارهای جدیدی را اتخاذ کردند: ابتدا اندازه‌گیری یک گذار انرژی بالا با نور خلاء-فرابنفش در VU آمستردام و سپس اندازه‌گیری یک گذار انرژی پایین با لیزر موج پیوسته‌ی فوق دقیق در ETH.

اندازه‌گیری‌های گروه از انرژی تجزیه عدم قطعیت نسبی 10^-9دارد بنابراین میله‌ی خطا (error bar) آنقدر کوچک است که مقدار اندازه‌گیری شده کاملا متفاوت از بیشتر پیش‌بینی‌های نظری اخیر است. ممکن است به سادگی فقط لازم باشد که اثرات جزئی حرکت نسبیتی الکترون‌ها یا نوسانات کوانتومی خلاء در محاسبات به حساب بیاید. اما وجود اثرات عجیب بیشتر، مثل نیروی پنجم هم امکانپذیر است. اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر همچنین می‌تواند در تعیین اندازه‌ی پروتون مفید باشد.

این تحقیق در Physical Review Letters به چاپ رسیده است.

منبع