微小粒子顛覆原子核研究：繆子原子開啟新視野

澳洲昆士蘭大學的科學家近日在核物理領域取得重大突破，他們發現，過去被認為會干擾繆子原子實驗的「核極化效應」，其影響程度遠低於預期。這項出人意料的發現，不僅掃除了長期以來的障礙，更為原子研究開啟了新篇章，讓科學家能透過奇特的繆子原子，深入探索原子核的奧秘。

昆士蘭大學數學與物理學院的團隊結合理論模型與實驗資料，證實核極化並不會顯著影響繆子原子的研究。共同作者奧黛爾·斯密茨博士表示，這項發現消除了關鍵障礙，讓科學家能利用繆子原子更清晰地解析原子核的磁性結構。

「繆子原子真的非常有趣！」斯密茨博士興奮地說道。繆子是電子的重質量版本，可由宇宙射線或實驗室產生。它們能像電子一樣圍繞原子核執行，形成繆子原子，但由於距離原子核更近，因此能更詳細地觀察其結構。

過去，核極化如何影響原子內的「超精細結構」（一種微小的能量分裂）一直存在不確定性，這也阻礙了繆子原子實驗的進展。核極化會扭曲原子核的形狀，類似於月球引發地球潮汐的現象。然而，斯密茨博士指出：「我們的研究顯示，繆子引發的核極化效應遠比過去認為的要小得多。」

這項研究由昆士蘭大學副教授雅辛達·金吉斯領導，她表示這項突破消除了研究繆子原子的主要障礙，為深入探索核結構與基礎物理學的新實驗鋪平了道路。團隊還與德國海德堡馬克斯·普朗克核物理研究所的娜塔莉亞·奧列什金娜博士合作，透過獨立計算驗證了研究結果。

昆士蘭大學的這項發現，將激發更多繆子原子實驗的開展，例如瑞士保羅謝勒研究所正在進行的研究計畫，便是為了更詳細地探索這些奇特原子。這項研究已發表於《物理評論快報》，為下一代實驗提供了重要啟發。

參考文獻：J. Vandeleur, G. Sanamyan, O. R. Smits, I. A. Valuev, N. S. Oreshkina and J. S. M. Ginges, Smallness of the Nuclear Polarization Effect in the Hyperfine Structure of Heavy Muonic Atoms as a Stimulus for Next-Generation Experiments, Physical Review Letters, 7 March 2025. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.093003