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

«Николай I: Дон Кихот самодержавия» «Николай I: Дон Кихот самодержавия»

Несмотря на все старания, Николай I привёл Россию к поражению в Крымской войне

Дилетант
Отсечь и отпустить Отсечь и отпустить

Принципы жизни Бурятии

Вокруг света
25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины 25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины

Эта статья поможет тебе прожить чуть более счастливую и долгую жизнь

Maxim
«Налоговый рай в сердце ЕС»: журналисты рассказали об активах связанных с госкомпаниями россиян в Европе «Налоговый рай в сердце ЕС»: журналисты рассказали об активах связанных с госкомпаниями россиян в Европе

Тысячи россиян владеют компаниями в Люксембурге с активами на триллионы евро

Forbes
Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора

Птицы поселились на планируемом месте его строительства, и тревожить их нельзя

N+1
Говорить ли с детьми о политике? Говорить ли с детьми о политике?

Как разговаривать с детьми о политике сегодня?

Psychologies
Романтичные поступки, от которых не тошнит: 12 свежих идей для ценителей искренности Романтичные поступки, от которых не тошнит: 12 свежих идей для ценителей искренности

Идеи для тех, кто хочет сделать 14 февраля запоминающимся

Playboy
Семь грехов памяти: почему забытые слова вертятся на языке Семь грехов памяти: почему забытые слова вертятся на языке

Дэниел Шектер изучает ошибки памяти и разделяет их на несколько категорий

Forbes
Пусть мама услышит Пусть мама услышит

Психолог: как взрослой женщине построить здоровые отношения с матерью

Cosmopolitan
Магнитная. Тайны космических всплесков Магнитная. Тайны космических всплесков

Магнетары — нейтронные звезды, помогающие раскрыть загадки космоса

Наука и жизнь
Так и ослепнуть можно! Ошибки в макияже, которые вредят глазам, — мнение врача Так и ослепнуть можно! Ошибки в макияже, которые вредят глазам, — мнение врача

Макияж — неотъемлемая часть жизни современной женщины

Cosmopolitan
Редкие металлы Редкие металлы

В дизайне этой квартиры присутствуют материалы, нетипичные для жилых интерьеров

AD
Пластик в океане назвали смертельной угрозой для альбатросов Южного полушария Пластик в океане назвали смертельной угрозой для альбатросов Южного полушария

Альбатросы Южного полушария регулярно глотают пластиковый мусор

N+1
Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе

Ключевые показатели эффективности могут сыграть злую шутку с бизнесом

Forbes
Свободные взгляды Свободные взгляды

Режиссеры фильма «Дом Кардена» приглашают в путешествие по вселенной дизайнера

Vogue
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
Какой получилась игра The Medium — первый в истории хоррор с двумя реальностями в одном экране Какой получилась игра The Medium — первый в истории хоррор с двумя реальностями в одном экране

The Medium — самый дорогой проект студии Bloober Team, и это их лучшая игра

Esquire
Лондонская тюрьма для должников, куда можно было угодить на 30 лет за небольшой долг Лондонская тюрьма для должников, куда можно было угодить на 30 лет за небольшой долг

В середине XIX века в Англии с должниками обращались в высшей степени сурово

Maxim
Управляя гневом Управляя гневом

Чему Кэри Маллиган научилась у своей новой героини?

OK!
Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти

Когда уйдет Александр Лукашенко

Forbes
Иосиф Бродский: «Никакая жизнь не подлежит сохранению». О музее Иосифа Бродского «Полторы комнаты» в Санкт-Петербурге Иосиф Бродский: «Никакая жизнь не подлежит сохранению». О музее Иосифа Бродского «Полторы комнаты» в Санкт-Петербурге

Почему создатели музея Иосифа Бродского отказались от привычных форматов

СНОБ
Виталий Несис Виталий Несис

Виталий Несис рекомендует бизнесменам играть в го

Собака.ru
В главных ролях В главных ролях

Московская квартира с авангардными принтами для художницы по костюмам

AD
10 потрясающих особенностей Плутона 10 потрясающих особенностей Плутона

Станция «Новые горизонты» достигла Плутона: какую информацию удалось собрать

Популярная механика
Электричество и свет помогли химикам разорвать углерод-водородную связь дважды Электричество и свет помогли химикам разорвать углерод-водородную связь дважды

Химики смогли дважды заменить водород на азот в производных этилбензола

N+1
«Выбираю» «Выбираю»

Год, несмотря ни на что, был у Ингрид Олеринской вполне удачным

OK!
Одна вокруг света: встреча с бизонами и несанкционированная ночевка в Йеллоустоуне Одна вокруг света: встреча с бизонами и несанкционированная ночевка в Йеллоустоуне

106-я серия о кругосветном путешествии москвички и ее собаки Греты

Forbes
Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения

Специальная зрительная гимнастика

РБК
Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки

Противники Навального любят вспоминать о его националистическом прошлом

СНОБ
Когда ресницы нужно срочно снимать: SOS-сигналы, которые они тебе посылают Когда ресницы нужно срочно снимать: SOS-сигналы, которые они тебе посылают

Лэшмейкер рассказывает обо всем, что нужно знать перед наращиванием ресниц

Cosmopolitan
Открыть в приложении