Fysikeren forbedrer partikelinteraktionsmodellering

Kvantelektrodynamik er meget som at bage en kage, og derefter forsøge at skille de enkelte ingredienser fra hinanden. I det mindste, det er, hvad fysiker Dr. Ulrich Jentschura sidestiller med processen med at skabe en ligning, der kan parre partikler og antipartikler 'forudsagte masser på samme tid.

"Det er lidt som at prøve at skille en allerede bagt kirsebærkage fra hinanden og adskille dens ingredienser, "siger Jentschura, professor i fysik ved Missouri University of Science and Technology. "Du kan plukke kirsebærene af toppen, men du kan ikke adskille æggemassen, mel og sukker. "

Med finansiering fra National Science Foundation, Jentschura og hans forskerhold forsøger at "adskille" Dirac -ligningen, som beskriver partikler og antipartikler samtidigt - antipartikler er det tilsvarende antimateriale med samme masse og modsat ladning af partikler. Det magiske trick, der adskiller kagen, er en transformation udtænkt af to andre fysikere, Foldy og Wouthuysen, i 1950'erne. Imidlertid, dette trick var aldrig blevet anvendt konsekvent på Dirac -partikler inden for rammerne af Einsteins gravitationsformulering.

Ved at skille ligningen fra hinanden, Jentschura og hans team var i stand til at vise, at partikler og tilsvarende antipartikler kobles på samme måde som tyngdekraften - hvilket betyder, at deres inerti- og tyngdekraftsmasser er de samme. Forudsat at Dirac -ligningen holder, partikler og antipartikler skal have samme masse, og Einstein -ækvivalensprincippet skal gælde for antimateriale. Denne erkendelse har fundamentale konsekvenser for antimaterialeeksperimenter, der i øjeblikket udføres på fysiklaboratorier rundt om i verden.

Jentschura og hans team har tidligere undersøgt kvanteelektrodynamiske effekter i atomer, og opnåede teoretiske forudsigelser for energiniveauer i brint og deuterium, hvortil Jentschura blev valgt som stipendiat i American Physical Society i 2013.

"Kvantelektrodynamik giver meget mere indsigt end bare kvantemekanik alene, "siger Jentschura." Det er som at prøve at reparere hjemmet uden et multi-værktøj, det gør arbejdet bare lettere. "

Udover hans forskning, Jentschura forfattede en ny lærebog med titlen "Advanced Classical Electrodynamics, "som snart udgives af World Scientific Publishing. Han siger, at han har udviklet bogen baseret på hans erfaringer med at undervise elektrodynamik til kandidatstuderende.

"Den nuværende bog, vi bruger i klassen, er en gammel 1, 000-siders tekst, som du skal komme igennem på fem måneder, "siger Jentschura." Det er for meget for nogen; du kunne studere det i fem år i stedet for måneder. Forhåbentlig vil den nye bog lette klassen for elever, der altid vurderer klassen som en af ​​de mest frygtede at gå igennem. "