Для этого они провели измерение частоты 2S-2S перехода в мюонном ионе гелия

N+1Наука

Физики поставили рекорд в измерении размера альфа-частицы

Марат Хамадеев

Krauth et al. / Nature, 2021

Физики провели рекордно точное измерение зарядового радиуса ядра гелия с помощью лазерной спектроскопии. Для этого они присоединили к ядру мюон, и померили у образовавшегося иона частоту 2S-2P перехода. Работа опубликована в Nature.

Прецизионная лазерная спектроскопия — это один из самых точных экспериментальных методов в физике на сегодняшний день. Она основана на поиске и измерении резонансов атомных переходов с очень маленьким шагом. Увеличивающаяся точность с определенного момента позволила замечать влияние размера атомных ядер на резонансные частоты, и, соответственно, измерять этот размер.

Эта идея получила новое развитие, когда физики научились применять методы лазерной спектроскопии к мюонным атомам. Мюон — это частица, которая полностью подобна электрону, за исключением конечного времени жизни и массы, более чем в 200 раз превышающей массу электрона. Бóльшая масса означает меньший радиус орбиты, и, как следствие, волновая функция мюона перекрывается с волновой функцией ядра почти в 8 миллионов раз больше. Этот факт существенно увеличил точность в определении размеров различных ядер, что привело к обнаружению в 2010 году расхождений в радиусах протона, полученных на обычном и мюонном водородах. Подробнее об этой проблеме вы можете прочитать в нашем материале «Щель в доспехах».

В поисках решения образовавшейся загадки радиуса протона физики начали активнее исследовать простейшие ядра, такие как протон, дейтрон и альфа-частицу. И если размеры первых двух ядер уже были измерены с помощью лазерной спектроскопии, то информацию о размере ядра гелия до недавнего времени получали только с помощью рассеяния электронов. Этот пробел решила закрыть группа физиков из девяти стран при участии Альдо Антоньини (Aldo Antognini).

Ядро гелия — или альфа-частица — состоит из двух протонов и двух нейтронов. Оно занимает особое место в ядерной физике. Это самое легкое дважды магическое ядро, а потому оно стабильно и очень распространено во Вселенной. Бóльшая энергия связи по отношению к близким по массе немагическим ядрам приводит, к примеру, к тому, что, что размер ядра гелия на 20 процентов меньше, чем размер дейтрона, который состоит всего лишь из одного протона и одного нейтрона. Кроме того, парность всех нуклонов приводит к взаимной компенсации их орбитальных и спиновых моментов. Благодаря этому энергетические уровни атомов и ионов гелия не испытывают никакого сверхтонкого расщепления, что существенно упрощает интерпретацию спектров.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Уходить голодной на утреннюю пробежку или все-таки перекусить?

Cosmopolitan
Новый робот борозды не испортит Новый робот борозды не испортит

В сельском хозяйстве хозяйничают роботы и все самые фантастические технологии!

Maxim
9 правил полезного ужина 9 правил полезного ужина

Эти простые условия помогут быстро и без усилий избавиться от лишнего веса

Лиза
Как Курт Кобейн за один день родился на глазах публики, умер и был воскрешен силой любви Как Курт Кобейн за один день родился на глазах публики, умер и был воскрешен силой любви

Отрывок из книги о Курте Кобейне «Тяжелее небес» Чарльза Р. Кросса

Forbes
Одиноким предоставляется Одиноким предоставляется

Старостью с сорока кошками и одиночеством женщин пугают весьма безуспешно

Cosmopolitan
Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха

Считалось, что рукокрылые не могут передвигаться на восходящих потоках воздуха

N+1
От чего на самом деле зависит либидо? От чего на самом деле зависит либидо?

Почему высокий уровень либидо – это важно?

Домашний Очаг
Тело как улика Тело как улика

Бодинейтральность – новая тенденция, которая приходит на смену бодипозитиву

Cosmopolitan
«Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе «Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе

Интервью с финалистом премии «Просветитель» Александр Соколов

Forbes
«Полю все равно, какого я пола»: почему индийские женщины протестуют из-за аграрной реформы «Полю все равно, какого я пола»: почему индийские женщины протестуют из-за аграрной реформы

Как индийские фермерши совмещают работу в поле с политическим активизмом

Forbes
Пионеры Кремниевой долины: как Степан Пачиков создал первый российский стартап, покоривший мир Пионеры Кремниевой долины: как Степан Пачиков создал первый российский стартап, покоривший мир

Отрывок из книги «Пионеры Кремниевой долины»

Inc.
Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия

Прототипы героев фильмов о выживании и опасных путешествиях

Cosmopolitan
Микропластик ухудшил физико-химические свойства почвы Микропластик ухудшил физико-химические свойства почвы

Микропластик создал непреодолимые препятствия для питания растений

N+1
Почему в корпорации исчезает атмосфера стартапа: опыт главы Waze, который боролся за свободу внутри Google и сдался Почему в корпорации исчезает атмосфера стартапа: опыт главы Waze, который боролся за свободу внутри Google и сдался

Ноам Бардин — что произошло с его независимым стартапом после продажи ИТ-гиганту

VC.RU
10 самых редких наборов LEGO, производившихся серийно 10 самых редких наборов LEGO, производившихся серийно

Бывают нумизматы, бывают филателисты, а бывают – коллекционеры LEGO

Популярная механика
Наркотики и аборты без анестезии: как обращались с детьми-актерами в Голливуде Наркотики и аборты без анестезии: как обращались с детьми-актерами в Голливуде

Голливуд — фабрика грез с двойным дном

Cosmopolitan
На вторых ролях: почему ни один из топ-менеджеров Amazon не стал миллиардером На вторых ролях: почему ни один из топ-менеджеров Amazon не стал миллиардером

Что известно о Энди Ясси и почему он так и не стал миллиардером?

Forbes
Физики зафиксировали редкое гиперядро с двумя странными кварками Физики зафиксировали редкое гиперядро с двумя странными кварками

Удалось однозначно определить энергию связи Ξ-гиперона с ядром

N+1
13,5 вещей с аппетитными названиями, которые несъедобны и даже смертельны 13,5 вещей с аппетитными названиями, которые несъедобны и даже смертельны

Выплюнь это немедленно!

Maxim
План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования

Макс Левчин смог преобразовать концепцию «покупай сейчас, а плати потом»

Forbes
9 признаков, что ты альфа-самец 9 признаков, что ты альфа-самец

Иногда в человеке с первого взгляда чувствуется сильный лидер

Maxim
Спанкинг: как правильно шлепать девушку, чтобы ей это понравилось Спанкинг: как правильно шлепать девушку, чтобы ей это понравилось

Спанкинг — не просто жарко, а обжигающе горячо

Playboy
20 привычек, которые улучшат вашу жизнь 20 привычек, которые улучшат вашу жизнь

Простые действия, которые сделают каждый ваш день чуточку лучше

Psychologies
Не только букеты в вазе: почему флористический декор стал интерьерным трендом и как украсить свой дом цветами Не только букеты в вазе: почему флористический декор стал интерьерным трендом и как украсить свой дом цветами

Как можно использовать цветы в украшении интерьера

Esquire
Искусственный интеллект Искусственный интеллект

Развитие Т-14 продолжается как в плане технологий, так и в плане боеприпасов

Популярная механика
Стилист назвала 5 главных ошибок с оверсайз-пиджаками — никогда так не делай! Стилист назвала 5 главных ошибок с оверсайз-пиджаками — никогда так не делай!

Вещи оверсайз сегодня на пике популярности

Cosmopolitan
Чем заняться перед смертью Чем заняться перед смертью

Как сделать так, чтобы уход из этого мира был наполнен смысл для самого себя?

СНОБ
Что приготовить из консервированного тунца, найденного в холодильнике: 8 крутых рецептов Что приготовить из консервированного тунца, найденного в холодильнике: 8 крутых рецептов

Что приготовить из тунца, консервированного в масле?

Playboy
Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы

Эти отцовские уроки запоминаются на всю жизнь

Playboy
«Искусство статистики. Как находить ответы в данных» «Искусство статистики. Как находить ответы в данных»

Выводы из данных — процесс «индуктивного умозаключения»

N+1
Открыть в приложении