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

13 фактов о коррупции 13 фактов о коррупции

Что такое коррупция и что мы о ней знаем?

Maxim
Как менялся образ Джеймса Бонда Как менялся образ Джеймса Бонда

Как менялся главный британский шпион

GQ
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
10 важных принципов, которые должна знать умная женщина 10 важных принципов, которые должна знать умная женщина

Жизнь непредсказуема, но несколько важных женских принципов в ней выделить можно

Cosmopolitan
“Нам нравится щекотать друг другу мозг” “Нам нравится щекотать друг другу мозг”

Конфликтолог Андрей Кёниг помогает снизить накал страстей в паре

Psychologies
Секс, беременность, падения: 8 самых популярных снов и их значение Секс, беременность, падения: 8 самых популярных снов и их значение

Что означают твои сны?

Cosmopolitan
Сколько сцен сейчас можно вырезать из любой киноклассики: на примере «Кавказской пленницы» Сколько сцен сейчас можно вырезать из любой киноклассики: на примере «Кавказской пленницы»

Что останется в «Кавказской пленнице», если привести ее в политкорректный вид?

Maxim
И это тоже она! 7 образов Веры Брежневой — от нимфы до дивы И это тоже она! 7 образов Веры Брежневой — от нимфы до дивы

10 фактов о Вере Брежневой

Cosmopolitan
Какие проблемы суррогатного материнства решит нотариус Какие проблемы суррогатного материнства решит нотариус

Эксперт объясняет, как нотариус помогает регулировать суррогатное материнство

СНОБ
Что делать днем, чтобы уснуть ночью, и как быть, если уснуть не получается. Советы от эксперта по тревоге Что делать днем, чтобы уснуть ночью, и как быть, если уснуть не получается. Советы от эксперта по тревоге

Проблемы, которые лишают нас сна и инструменты для борьбы с ними

Inc.
Как порвались связи советской науки с мировой Как порвались связи советской науки с мировой

Советские ученые должны были служить только советской науке и никакой другой

Наука
Люк Бессон Люк Бессон

Правила жизни Люка Бессона

Esquire
Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать

Вспоминаем, чьи разводы тронули нас до глубины души.

Cosmopolitan
Как себя вести, когда твоя девушка больна Как себя вести, когда твоя девушка больна

Что делать тебе, когда ей все не так и все не то

Maxim
7 очень странных исторических фактов о сексе 7 очень странных исторических фактов о сексе

Блесни эрудицией во время секса!

Maxim
Принцип 80/20 Принцип 80/20

Как достичь большего с наименьшими усилиями

kiozk originals
20 лучших комедий всех времен и народов по версии кинокритиков 20 лучших комедий всех времен и народов по версии кинокритиков

Список величайших кинокомедий в истории. Угадай, что на первом месте!

Maxim
Отличные фильмы с Мягковым, которые ты мог пропустить Отличные фильмы с Мягковым, которые ты мог пропустить

Андрей Мягков играл не только в «Иронии судьбы» или «Служебном романе»

Maxim
Квантовую голограмму получили без сложения волн Квантовую голограмму получили без сложения волн

Физики использовали взаимосвязь запутанных фотонов для построения изображения

N+1
В другом измерении В другом измерении

Как возникает «химия» любви, можно ли продлить это прекрасное чувство?

Добрые советы
Трещина в мироздании: правдивая история путешествия тибетского ламы в Страну Бессмертия Трещина в мироздании: правдивая история путешествия тибетского ламы в Страну Бессмертия

История жизни Тулшука Лингпы, который отправился на поиски страны бессмертия

Forbes
Египтологи восстановили историю египетской мумии в глиняном панцире Египтологи восстановили историю египетской мумии в глиняном панцире

Твердая оболочка использовалась для восстановления поврежденного тела мумии

N+1
«Не смотри на них!» 5 практик бодипозитива, от которых может стать только хуже «Не смотри на них!» 5 практик бодипозитива, от которых может стать только хуже

Бодипозитивные советы, которые не помогут тебе принять собственное тело

Cosmopolitan
Как начать заниматься в тренажерном зале: 16 советов от мировых тренеров Как начать заниматься в тренажерном зале: 16 советов от мировых тренеров

Как правильно начать заниматься фитнесом, сохранить мотивацию и избежать травм

Playboy
«Между нами все было хорошо, почему же он ушел?» «Между нами все было хорошо, почему же он ушел?»

За таким решением, как уход из семьи, всегда скрывается замалчиваемый кризис

Psychologies
Игра в куклы помогает найти связь с собой и мирозданием Игра в куклы помогает найти связь с собой и мирозданием

В традиционном народном творчестве заключена целительная сила

Psychologies
Меню для комиссара Мегрэ Меню для комиссара Мегрэ

Рецепты из книги «Кухни знаменитых детективов» Алексея Биргера

СНОБ
10 стран с самым грязным воздухом 10 стран с самым грязным воздухом

Топ-10 стран, лидирующих по выбросу углекислого газа

Популярная механика
«Еда для депрессии»: 5 продуктов, которые погрузят тебя в пучину отчаяния «Еда для депрессии»: 5 продуктов, которые погрузят тебя в пучину отчаяния

Если ты грустить собрался, съешь-ка жареной картошки — и открой ворота в ад!

Maxim
Алкогений: Эрик Клэптон Алкогений: Эрик Клэптон

Гитарист и певец Эрик Клэптон шел навстречу бутылке извилистыми путями

Maxim
Открыть в приложении