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

Как поддержать иммунитет Как поддержать иммунитет

Как преподаватели йоги поддерживают свой иммунитет осенью

Yoga Journal
Райан Гослинг, Серена Уильямс и другие звезды, которых критиковали за вес Райан Гослинг, Серена Уильямс и другие звезды, которых критиковали за вес

Многие публичные люди подвергались критике за лишний вес и выдающиеся формы

РБК
9 правил полезного ужина 9 правил полезного ужина

Эти простые условия помогут быстро и без усилий избавиться от лишнего веса

Лиза
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
Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас

Симптомы, которые могут указывать на проблемы с щитовидной железой

Cosmopolitan
«Мой партнер любит фильмы ужасов, а я — нет»: что делать? «Мой партнер любит фильмы ужасов, а я — нет»: что делать?

Как грамотно отказаться от просмотра ужасов и не обидеть партнера

Psychologies
Что посмотреть и попробовать в Адыгее. Гид «РБК Стиль» Что посмотреть и попробовать в Адыгее. Гид «РБК Стиль»

Адыгея — легко добраться, красиво, сытно и недорого

РБК
Археологи нашли пурпурные ткани времен царя Соломона и воссоздали процесс добычи красителя Археологи нашли пурпурные ткани времен царя Соломона и воссоздали процесс добычи красителя

Исследование окрашенного текстиля времен царя Соломона

N+1
Гнезда ос помогли выявить старейший наскальный рисунок кенгуру Гнезда ос помогли выявить старейший наскальный рисунок кенгуру

В Австралии около 17300 лет назад впервые нарисовали кенгуру

N+1
Размер ноги, длина пальцев и женская простата. Мифы и поверья вокруг секса Размер ноги, длина пальцев и женская простата. Мифы и поверья вокруг секса

Разбираемся в стереотипах вокруг секса

СНОБ
Так ли страшен глютен: мифы и правда Так ли страшен глютен: мифы и правда

Кому на самом деле нельзя употреблять глютен?

РБК
Старшие и младшие Старшие и младшие

Как правильно воспитывать двух детей с большой разницей в возрасте?

Лиза
Нового зауропода из Узбекистана описали по единственному хвостовому позвонку Нового зауропода из Узбекистана описали по единственному хвостовому позвонку

Учены обнаружили нового динозавра из группы зауропод

N+1
Красота неземная: где лучше всего на нашей планете наблюдать звездное небо Красота неземная: где лучше всего на нашей планете наблюдать звездное небо

На Земле еще есть места, где можно восхититься красотой звезд

Популярная механика
Черепашка-ниндзя против Ferrari: суперкар который не смог Черепашка-ниндзя против Ferrari: суперкар который не смог

История «Гордон-Кибл» — автомобиля с лучшей в мире эмблемой

Maxim
Катя Смольникова Катя Смольникова

Инженер-физик колдует над мультикремами, которые не перекраивают ваше лицо

Собака.ru
Деньги с неба падают? Звезды, которые пытаются разбогатеть странными способами Деньги с неба падают? Звезды, которые пытаются разбогатеть странными способами

Какие техники используют знаменитости для достижения своих целей?

Cosmopolitan
Космические тоннели Космические тоннели

Существуют ли кротовые норы?

Популярная механика
Помогает ли зеленый чай похудеть? Правда о популярном напитке Помогает ли зеленый чай похудеть? Правда о популярном напитке

Польза зеленого чая — это миф?

Playboy
Самые странные вещи, которыми снабжали заключенных в тюрьмах мира Самые странные вещи, которыми снабжали заключенных в тюрьмах мира

О самых странных вещах, которыми в разные времена снабжали заключенных в тюрьмах

Maxim
Нужна ли Кремлю идеология от Константина Богомолова Нужна ли Кремлю идеология от Константина Богомолова

Либералы, прочитав манифест Константина Богомолова, насторожились

СНОБ
Паоло Солери и Arcosanti: как построить Бога Паоло Солери и Arcosanti: как построить Бога

Дом Паоло Солери называется Cosanti, то есть что-то вроде «дело против»

Weekend
20 забавных фактов о пингвинах 20 забавных фактов о пингвинах

20 фактов об одних из самых обаятельных существах на Земле

Популярная механика
Нити цивилизации: от лоскутного одеяла до умной ткани Нити цивилизации: от лоскутного одеяла до умной ткани

Текстиль учил людей считать, подталкивал технический и социальный прогресс

Forbes
Актеры, которые в жизни полностью противоположны своему экранному образу Актеры, которые в жизни полностью противоположны своему экранному образу

Какие в реальной жизни актеры, сыгравшие бабников, разгильдяев и алкоголиков?

Maxim
Диссидентское возражение эпохе Путина. Зачем сняли фильм про Алексея Кудрина Диссидентское возражение эпохе Путина. Зачем сняли фильм про Алексея Кудрина

фильм про Алексея Кудрина

СНОБ
Как по поведению девушки понять, что у тебя есть шанс закрутить с ней служебный роман Как по поведению девушки понять, что у тебя есть шанс закрутить с ней служебный роман

10 признаков, что твоя симпатичная коллега на работе не против

Maxim
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
«Зеленый» разворот: опасна ли политика Байдена для нефтегазового бизнеса «Зеленый» разворот: опасна ли политика Байдена для нефтегазового бизнеса

Новый президент Америки провозгласил курс на «зеленую» энергетику

Forbes
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
Открыть в приложении