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

18 способов укрепить свою психику 18 способов укрепить свою психику

Программа тренировки психологической выносливости, составленная с душой

Men’s Health
Я мечтаю о дочке Я мечтаю о дочке

Певица Зара – о детстве, сыновьях и преимуществах зрелых родителей

Домашний Очаг
Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре Человек и салат: 9 мифов о Юлии Цезаре

Правда и мифы о Юлии Цезаре

Вокруг света
Опыт против разума: чем купоны на еду лучше контроля над ценами Опыт против разума: чем купоны на еду лучше контроля над ценами

Как помочь малоимущим без принятия вредных для экономики решений

Forbes
«Летающий банан» — пять серьезных фактов про самый смешной вертолет в истории «Летающий банан» — пять серьезных фактов про самый смешной вертолет в истории

Банана, банана-мама…

Maxim
Мэтью Макконахи: «В восемнадцать меня избили до беспамятства, швырнули в автофургон и надругались» Мэтью Макконахи: «В восемнадцать меня избили до беспамятства, швырнули в автофургон и надругались»

Отрывок из мемуаров Мэтью Макконахи «Зеленый свет»

GQ
Лиам Нисон: «Такой фильм Клинт Иствуд мог бы снять в начале 80-х» Лиам Нисон: «Такой фильм Клинт Иствуд мог бы снять в начале 80-х»

Лиам Нисон нашел в себе пороху, чтобы пообщаться с нашей журналисткой братией

Maxim
Удалили навсегда! Кто из звезд избавился от родинок, чтобы не рисковать Удалили навсегда! Кто из звезд избавился от родинок, чтобы не рисковать

Эти знаменитости убрали свои природные "метки" по медицинским показаниям

Cosmopolitan
Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию

О британской кухне в 70-е годы советский человек мог сказать только одно

СНОБ
Новый контракт: как снизить уровень бедности в России Новый контракт: как снизить уровень бедности в России

В России социальные выплаты не всегда доходят до тех, кто в них нуждается

Forbes
Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии? Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии?

Безопасно ли использовать камеру и собственное лицо для разблокировки смартфона

CHIP
Сверхкритическое состояние или умный текстиль? Сверхкритическое состояние или умный текстиль?

В Институте химии растворов им. Г. А. Крестова разрабатывают уникальный текстиль

Наука и жизнь
Вечер дома Вечер дома

Обволакивающий, уютный интерьер для молодых супругов

SALON-Interior
10 легендарных военных кораблей, изменивших представление о ВМФ 10 легендарных военных кораблей, изменивших представление о ВМФ

Рассказываем про 10 новаторских кораблей, повлиявших на кораблестроение

Популярная механика
Ешьте на здоровье! Ешьте на здоровье!

Простые способы, которые помогут избавиться от наеденных за зиму килограммов

Добрые советы
Мне надо сейчас Мне надо сейчас

Известный фотограф Ольга Павлова – о том, как случайно найти свое призвание

Домашний Очаг
Эпоха любви: 8 лучших сериалов для тех, кто в восторге от «Бриджертонов» Эпоха любви: 8 лучших сериалов для тех, кто в восторге от «Бриджертонов»

Исторические сериалы, ничем не уступающие «Бриджертонам»

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

Выводы из данных — процесс «индуктивного умозаключения»

N+1
«Экономист под прикрытием. Почему возникают пробки, кофе стоит дорого и невозможно найти хорошую подержанную машину» «Экономист под прикрытием. Почему возникают пробки, кофе стоит дорого и невозможно найти хорошую подержанную машину»

Как водители влияют на окружающих?

N+1
“Я вышла замуж по расчету” “Я вышла замуж по расчету”

Юлия Эльдеева слушала не веление сердца, а голос рассудка

Psychologies
Кругом обман: йогурт не так полезен, как кажется Кругом обман: йогурт не так полезен, как кажется

Рассказываем, стоит ли верить в мифы о пользе йогуртов

Cosmopolitan
Наследственные признаки Наследственные признаки

Дизайнеры отвечают на вопрос: цитировать отцов-основателей или создавать свое?

Vogue
Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя

Как сейчас выглядят звезды «Служебного романа»

Cosmopolitan
Кто такая и как прославилась Инстасамка: биография скандальной блогерши Кто такая и как прославилась Инстасамка: биография скандальной блогерши

Через что прошла Дарья Зотеева на пути к славе?

Cosmopolitan
Идеальная мужская аптечка: какие лекарства оставить, а какие скормить врагам Идеальная мужская аптечка: какие лекарства оставить, а какие скормить врагам

Даже у самого сурового мужчины дома должны быть эти лекарства

Maxim
Рената Литвинова — о новом фильме, Земфире-композиторе и 13-м часе Рената Литвинова — о новом фильме, Земфире-композиторе и 13-м часе

Интервью с Ренатой Литвиновой о фильме «Северный ветер»

РБК
Как поддерживать сотрудников, когда на улицах бьют и «винтят» людей Как поддерживать сотрудников, когда на улицах бьют и «винтят» людей

Что нужно делать, чтобы вывести свою команду на новый уровень сплоченности

Inc.
Тест: Что сообщают ваши сновидения? Тест: Что сообщают ваши сновидения?

Все сновидения могут по-новому осветить нашу жизнь, страхи и желания

Psychologies
Песнь льда и пломбира Песнь льда и пломбира

Лиза Туктамышева – просто красивая девушка, которая любит мороженое!

Maxim
Педофил и насильник? Новые подробности скандала вокруг Вуди Аллена Педофил и насильник? Новые подробности скандала вокруг Вуди Аллена

Какие обвинения в адрес Вуди Аллена выдвигает его приемная дочь и правда ли это?

Cosmopolitan
Открыть в приложении