La medida más precisa de la masa del electrón

Por Francisco R. Villatoro, el 20 febrero, 2014. Categoría(s): Ciencia • Física • Nature • Noticia CPAN • Noticias • Science ✎ 8

Dibujo20140220 history electron mass measurements - nature13026-f4

El tamaño de un átomo depende de la masa del electrón, cuyo valor depende del acoplo del campo del electrón con el campo de Higgs. No sabemos calcular la masa del electrón (me), que se debe medir de forma experimental. Se publica en Nature la medida más precisa hasta el momento, me = 0,000548579909067 (17) unidades de masa atómica (la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12), es decir, un valor de mp/me = 1836,15267377 (17) para el cociente con la masa del protón. El nuevo resultado es 13 veces más preciso que el valor CODATA actual. El artículo técnico es S. Sturm et al., «High-precision measurement of the atomic mass of the electron,» Nature, AOP 19 Feb 2014.

Dibujo20140220 triple penning-trap setup used in high-precision measurement electron mass - nature13026-f1

Para la medida se ha utilizado una trampa de Penning triple (la primera vez que se usó fue en 1980) y un campo magnético de 3,7 teslas. Gracias a ella se he medido el momento magnético del único electrón del ión 5+ del carbono-12. Recuerda que la configuración electrónica de su estado fundamental es 1s2 2s2 2p2, presentando 4 electrones en la última capa; el ión 12 C 5+ se obtiene cuando el carbono pierde 5 electrones y tiene un único electrón en la última capa. Gracias a la medida de la frecuencia asociada a este nivel energético se ha podido obtener un valor de la masa del electrón con una incertidumbre de 0,03 milmillonésimas; el último valor CODATA para la masa del electrón tiene una incertidumbre de 0,4 milmillonésimas. Recuerda que CODATA recopila los valores más precisos de todas las constantes fundamentales y que se actualiza cada 4 años (la última vez fue en 2010). 

Dibujo20140220 theoretical contributions of electron contribution in 12-carbon - nature13026-f2

La incertidumbre en el valor medido (el valor 17 entre paréntesis en el primer párrafo) tiene tres fuentes: un error estadístico de 14, un error sistemático de 9 y un error teórico de 2. Este último error es debido a que para analizar los resultados experimentales hay que aplicar la electrodinámica cuántica (QED) y ciertos efectos nucleares.

La búsqueda de nueva física más allá del modelo estándar requiere la medida con ultra-alta precisión de todas las constantes fundamentales. De ahí la importancia de este nuevo resultado.



8 Comentarios

  1. Podrías explicar como se relaciona esto con la masa de 9,1×10-31 Kg y si este valor se vio alterado…. Disculpa mi ignorancia solo que con la relación no me queda claro esto

    1. José Antonio, la ley de Ohm es una ley empírica (en CC para la resistencia y en CA para la impedancia) para corrientes de cuasipartículas con una masa efectiva (asociada a la curvatura de la banda de conducción). La masa del electrón, como partícula elemental, no aparece en la ley de Ohm.

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