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

«Браки совершаются на небесах»: что это значит? «Браки совершаются на небесах»: что это значит?

Что имеют в виду современные люди, говоря, что союзы заключаются на небесах?

Psychologies
В США впервые клонировали вымирающего американского хорька В США впервые клонировали вымирающего американского хорька

Клонирование может повысить генетическое разнообразие вида

N+1
Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала Динамика квантового транспорта в фрактальных решетках оказалась зависима от размерности фрактала

Измерение характеристик квантового транспорта в фрактальных фотонных решетках

N+1
8 успешных людей, которые не вставали (и не встают) в пять утра 8 успешных людей, которые не вставали (и не встают) в пять утра

Вовсе не обязательно вставать в рань, чтобы зарабатывать миллионы

GQ
«И все-таки она вертится» и еще 4 фейковые цитаты великих людей «И все-таки она вертится» и еще 4 фейковые цитаты великих людей

Разбираемся, кто же что сказал на самом деле. Или не говорил

Cosmopolitan
Большая голубая гасконская гончая Большая голубая гасконская гончая

Эта гончая — аристократ, обладатель белой кости и голубой крови

Weekend
Cозданы друг для друга: 10 фильмов с самыми красивыми парами Cозданы друг для друга: 10 фильмов с самыми красивыми парами

Фильмы с самыми красивыми, яркими и смелыми парами

Cosmopolitan
Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям

Правильная формулировка задачи может уменьшить число кубитов

N+1
Тест: Что сообщают ваши сновидения? Тест: Что сообщают ваши сновидения?

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

Psychologies
Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей Как начать работать на зарубежном маркетплейсе бренду из России? Инструкция для предпринимателей

Как выбрать площадку для маркетплейса и какие подводные камни могут возникнуть?

Inc.
Как устроен аккумулятор электромобиля Как устроен аккумулятор электромобиля

Заглянем внутрь Tesla Model S

Популярная механика
Идущие вместе Идущие вместе

Похоже, в моде, как некогда в искусстве, появляются свои школы

Vogue
Покемоны, Марио и Pac-Man: 13 самых продаваемых игр в истории Покемоны, Марио и Pac-Man: 13 самых продаваемых игр в истории

Самые продаваемые видеоигры

CHIP
Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия

Адвокат — о том, как решить конфликтные вопросы без суда

Forbes
4 самых распространенных пикантных сна и их значение 4 самых распространенных пикантных сна и их значение

Нормально ли видеть эротические сны?

Playboy
7 важных книг о старении и долголетии, которые стоит прочесть 7 важных книг о старении и долголетии, которые стоит прочесть

Каков лимит у молодости? Почему мы стареем?

Популярная механика
Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви Невозможно оторваться: 10 лучших турецких сериалов о любви

Лучшие турецкие сериалы

Cosmopolitan
Блефаропластика: открываем глаза на хирургию век — фотографии до и после Блефаропластика: открываем глаза на хирургию век — фотографии до и после

Блефаропластика – операция, которая действительно может творить чудеса с глазами

Cosmopolitan
«Не хочу быть как родители»: ищем для себя новую ролевую модель «Не хочу быть как родители»: ищем для себя новую ролевую модель

Как выбрать подходящий образец для подражания?

Psychologies
Как понять, что девушка обойдется тебе дорого: 10 признаков Как понять, что девушка обойдется тебе дорого: 10 признаков

Есть девушки, на которых уходит целое состояние и последние нервные клетки

Maxim
Джентльмен в деталях: почему Кларк Гейбл безупречно выглядел — в костюме и не только Джентльмен в деталях: почему Кларк Гейбл безупречно выглядел — в костюме и не только

Кларк Гейбл одевался как образцовый джентльмен, а секрет его стиля был в деталях

Esquire
Все раздражает? Возможно, самое время проверить щитовидку Все раздражает? Возможно, самое время проверить щитовидку

Слабость, сильная усталость и раздражительность — ело в щитовидной железе?

Psychologies
Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока Ресторатор Евгений Ничипурук — о русской пивной и проекте братьев Рока

Ресторатор Евгений Ничипурук — это человек-мотор, который все успевает

РБК
«Нищебродов прошу не писать»: могут ли деньги сделать вас настоящим мужчиной «Нищебродов прошу не писать»: могут ли деньги сделать вас настоящим мужчиной

Григорий Туманов — о том, как связаны маскулинность и деньги

Forbes
Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы

Самые красочные и необычные детские книги от нидерландских писателей

Seasons of life
Как отпраздновать 23 февраля в компании друзей Как отпраздновать 23 февраля в компании друзей

23 февраля – отличный повод, чтобы провести день в мужской компании

GQ
В центре французского города нашли римский особняк с мраморной мозаикой и системой отопления В центре французского города нашли римский особняк с мраморной мозаикой и системой отопления

Археологи обнаружили на юге Франции остатки двух римских городских усадеб

N+1
Что общего у вина и оперы? Разговор с певицей и винным экспертом Что общего у вина и оперы? Разговор с певицей и винным экспертом

Начать знакомство с миром вина и оперы — несложно и очень увлекательно

РБК
Алло, гараж! Алло, гараж!

Смартфон и кнопочный телефон: как выбрать мобильник для своей мамы или бабушки?

Лиза
Стать лучше! Стать лучше!

15 практик для построения продуктивных отношений на работе

kiozk originals
Открыть в приложении