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

8 шагов к эмоциональной устойчивости 8 шагов к эмоциональной устойчивости

Среди советов о том, как пережить трудности, мы выбрали 8 самых действенных

Psychologies
Святой Валентин, что ты делаешь, прекрати! Святой Валентин, что ты делаешь, прекрати!

Самые запутанные любовные истории звезд, от которых голова идет кругом

Лиза
Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки

Удается ли вам спать достаточное количество часов?

Psychologies
Помогать другим – норма Помогать другим – норма

Почему люди участвуют в благотворительности?

Домашний Очаг
Вышел сериал Вышел сериал

"Кларисса" — сериальное продолжение легендарного "Молчания ягнят"

Esquire
9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания 9 лучших игр для двоих: свежие идеи для домашнего свидания

Хватит залипать в сериалы!

Playboy
Все о звездах сериала Все о звездах сериала

Что происходит в личной жизни актеров, сыгравших в популярном ситкоме?

Cosmopolitan
«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
Андрей Руденский: «Если бы думал, что я как все, не пошел бы в актеры» Андрей Руденский: «Если бы думал, что я как все, не пошел бы в актеры»

«Нет... Вас никогда не будут снимать. Ваше лицо — для рекламы одеколона»

Караван историй
14 дней спустя 14 дней спустя

Как провести черту между бесправным зародышем и неприкосновенной личностью

N+1
Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения

Специальная зрительная гимнастика

РБК
Вдохновленные Вдохновленные

Книга о том, что нужно знать продакт-менеджеру

kiozk originals
11 продуктов питания, которые ученые советуют избегать 11 продуктов питания, которые ученые советуют избегать

Какие именно “плохие” продукты вредят нашему здоровью?

Популярная механика
Топ-5 самых страшных научных (и не только) теорий, и стоит ли их бояться Топ-5 самых страшных научных (и не только) теорий, и стоит ли их бояться

Меньше знаешь — крепче спишь

Maxim
Спать 8 часов недостаточно: доктор назвала 7 видов отдыха, которые мы игнорируем Спать 8 часов недостаточно: доктор назвала 7 видов отдыха, которые мы игнорируем

Чтобы восстановиться полностью, надо отдыхать по всем фронтам

Playboy
Открыта ранее неизвестная форма льда Открыта ранее неизвестная форма льда

Гигапаскали давления и чудовищный холод — вот что нужно для нового льда

Популярная механика
Почему блогеры и инфлюенсеры могут и вдохновлять, и раздражать? Почему блогеры и инфлюенсеры могут и вдохновлять, и раздражать?

Почему красивые картинки и успешные люди вызывают у нас и вдохновение и злость?

Psychologies
Для фанатов «Бумажного дома» и «Элиты»: новые испанские сериалы Для фанатов «Бумажного дома» и «Элиты»: новые испанские сериалы

Самые интересные испанские сериалы

Cosmopolitan
Антидепрессант остановил разрушение хрящей при остеоартрите Антидепрессант остановил разрушение хрящей при остеоартрите

Пароксетин может стать препаратом для лечения остеоартрита

N+1
Вредные советы: какие стартапы никогда не получат инвестиции Вредные советы: какие стартапы никогда не получат инвестиции

Как точно не привлечь деньги венчурных инвесторов

Forbes
«Кто-нибудь видел мою девчонку?» – главный скандал «Кинотавра» – выходит в прокат «Кто-нибудь видел мою девчонку?» – главный скандал «Кинотавра» – выходит в прокат

Фильм по книге Карины Добротворской о муже-кинокритике

GQ
Криптомиллионеры начали платить тысячи долларов за право собственности на мемы. Wired рассказал, как устроен рынок NFT Криптомиллионеры начали платить тысячи долларов за право собственности на мемы. Wired рассказал, как устроен рынок NFT

Биткоин-элита тратит миллионы долларов на покупку цифрового искусства

Inc.
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
Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер» Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер»

Певица смерти и роскоши, греха и стиля неожиданно сняла фильм про Россию

СНОБ
Летающий танк или летающий гроб? 6 железных фактов о штурмовике Ил-2 Летающий танк или летающий гроб? 6 железных фактов о штурмовике Ил-2

Каким был штурмовик Ил-2?

Maxim
Дельфина де Виган: Преданность Дельфина де Виган: Преданность

У каждого из четырех героев романа «Преданность» свои секреты и тайны

СНОБ
Осторожно, окрашено! Осторожно, окрашено!

Визажистка Пэт Макграт превратила подиумный макияж в вид искусства

Vogue
«В чем сила, брат?» 7 фильмов Алексея Балабанова, которые нужно пересмотреть «В чем сила, брат?» 7 фильмов Алексея Балабанова, которые нужно пересмотреть

Алексей Балабанов - самый противоречивый российский режиссер

Cosmopolitan
Самые интересные факты про Джона Траволту Самые интересные факты про Джона Траволту

Звезда, которая нас покинула, чтобы вернуться сквозь годы

Maxim
Как правильно медитировать дома: 13 советов для начинающих дзэнщиков (ом-м-м) Как правильно медитировать дома: 13 советов для начинающих дзэнщиков (ом-м-м)

Подборка советов для желающих начать медитировать

Playboy
Открыть в приложении