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

Мозговой шторм Мозговой шторм

Что такое когнитивный диссонанс?

Maxim
Они этого не скрывают! Российские звезды, которые признались в пластике Они этого не скрывают! Российские звезды, которые признались в пластике

Знаменитости, которые не боятся говорить о произошедших с ними изменениях

Cosmopolitan
От чего умер Ленин? От чего умер Ленин?

На момент смерти Ленину было всего 53 года. На здоровье он никогда не жаловался

Дилетант
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
Паруса в виде колонн: эффект Магнуса Паруса в виде колонн: эффект Магнуса

Странные мачты-паруса на яхте

Популярная механика
Poker face: как блеф может изменить твою жизнь Poker face: как блеф может изменить твою жизнь

Рейтинг самых лучших блефов в истории

Maxim
«Еда должна быть безупречной». Рестораторы и шефы — о доставке и ее проблемах «Еда должна быть безупречной». Рестораторы и шефы — о доставке и ее проблемах

Рестораторы рассказывают о том, как они подходят к вопросам доставки блюд

РБК
Черное без черного Черное без черного

Парадоксы Ренуара и его «Девушек в черном»

Вокруг света
«Рана» Оксаны Васякиной — роман о любви и нелюбви. Публикуем его фрагмент «Рана» Оксаны Васякиной — роман о любви и нелюбви. Публикуем его фрагмент

Отрывок из умного и эмоционально насыщенного романа о любви от Оксаны Васякиной

Esquire
Как устроена выставка Cartier в Эрмитаже Как устроена выставка Cartier в Эрмитаже

Выставка Cartier — итог партнерства музея и французского ювелирного дома

РБК
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
Какие типы полного привода существуют и какой тебе подойдет больше всего Какие типы полного привода существуют и какой тебе подойдет больше всего

4x4 как дважды два

Maxim
Чувствует ли улитка боль: почему наше восприятие других живых существ так ограничено Чувствует ли улитка боль: почему наше восприятие других живых существ так ограничено

Глава из книги Николая Кукушкина «Хлопок одной ладонью» о мышлении и мозге

Forbes
«Цена от балды!»: почему в Сингапуре самые дорогие в мире автомобили «Цена от балды!»: почему в Сингапуре самые дорогие в мире автомобили

Что скажешь про хэтчбек «гольф»-класса за 100 тысяч евро?..

Maxim
6 самых необычных мостов в мире 6 самых необычных мостов в мире

Такой мост мечтает заполучить любая река!

Maxim
Интервью: «Дружба помогает узнать, кто я» Интервью: «Дружба помогает узнать, кто я»

Отношения, без которых мы не стали бы собой

Psychologies
Тянем-подтянем Тянем-подтянем

Чтобы помолодеть на 7 лет за одну процедуру, нужен SMAS-лифтинг

Лиза
Синдром окончания пандемии: как заставить себя вернуться в офис после карантина Синдром окончания пандемии: как заставить себя вернуться в офис после карантина

Как вернуться в офис с удаленки, чтобы не было мучительно больно

Cosmopolitan
Затягивают не на шутку: «Топи» и другие жуткие российские мистические сериалы Затягивают не на шутку: «Топи» и другие жуткие российские мистические сериалы

Самые лучшие российские мистические триллеры и детективы

Cosmopolitan
Сила притяжения Сила притяжения

Дизайнер Ирина Крашенинникова наполнила квартиру отсылками к космической теме

AD
Насиловали за даму сердца, сморкались в скатерть: какими были настоящие рыцари Насиловали за даму сердца, сморкались в скатерть: какими были настоящие рыцари

Кого мы представляем себе, услышав слово «рыцарь»?

Cosmopolitan
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
Как помогают животным Райан Гослинг, Шарлиз Терон и другие звезды Как помогают животным Райан Гослинг, Шарлиз Терон и другие звезды

Эти актеры известны не только своим талантом, но и большой любовью к животным

РБК
Эра человечности: как пандемия и удаленка меняют отношения между сотрудниками Эра человечности: как пандемия и удаленка меняют отношения между сотрудниками

Жизнь на удаленке оказалась довольно удобной и выгодной для многих

Forbes
Путь домой Путь домой

«Вневременной» и функциональный городской интерьер с оригинальными решениями

SALON-Interior
Как помочь ребенку найти друзей и поддерживать отношения с ними Как помочь ребенку найти друзей и поддерживать отношения с ними

Родители и друзья ребенка: как общаться и не беспокоиться

Psychologies
«Выглядит вызывающим и является непристойным»: ФАС завела дело из-за клипа Моргенштерна и Альфа-банка «Выглядит вызывающим и является непристойным»: ФАС завела дело из-за клипа Моргенштерна и Альфа-банка

Антимонопольная служба завела дело из-за клипа Моргенштерна

Forbes
Создано универсальное водородное топливо в виде пасты: дешево и удобно Создано универсальное водородное топливо в виде пасты: дешево и удобно

«Powerpaste» - паста на основе магния, которая накапливает водородную энергию

Популярная механика
Пять бытовых мифов, которые оказались правдой или имели реальные основания Пять бытовых мифов, которые оказались правдой или имели реальные основания

Легенды, в которые до сих пор наивно верят

Maxim
Как избавиться от прыщей: действенные способы, которые сделают из тебя красавчика Как избавиться от прыщей: действенные способы, которые сделают из тебя красавчика

Основные причины появления акне и методы борьбы с ним

Playboy
Открыть в приложении