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

Голод vs Аппетит? Голод vs Аппетит?

Почему мы не можем остановиться и продолжаем есть, когда уже сыты

Худеем правильно
«Операции помогают не отвлекаться на переживания из-за внешности «Операции помогают не отвлекаться на переживания из-за внешности

Героиня, которая считает, что внешность проще изменить, чем пытаться принять

Psychologies
Краткая история времени Краткая история времени

От Большого взрыва до черных дыр

kiozk originals
Как устроен аккумулятор электромобиля Как устроен аккумулятор электромобиля

Заглянем внутрь Tesla Model S

Популярная механика
Джастин Тимберлейк в «Палмере» примеряет на себя амплуа разочарованного социопата Джастин Тимберлейк в «Палмере» примеряет на себя амплуа разочарованного социопата

«Палмер» — драматическая картина о дружбе

GQ
Термоядерные реакторы: есть ли у них будущее Термоядерные реакторы: есть ли у них будущее

Вторая половина XX века была периодом бурного развития ядерной физики

Популярная механика
Зеркальные ядра продемонстрировали сильное нарушение симметрии Зеркальные ядра продемонстрировали сильное нарушение симметрии

Зеркальные ядра криптона и селена имеют нарушение симметрии

N+1
Первая глава романа «Братство» Ингара Йонсруда Первая глава романа «Братство» Ингара Йонсруда

Отрывок из дебютного детективного романа «Братство» Ингара Йонсруда

СНОБ
Они вам еще покажут Они вам еще покажут

Прекрасные лица сверхновых героев по версии редакции «Собака.ru»

Собака.ru
Узнай по прошлому девушки, с какими сложностями в отношениях ты столкнешься Узнай по прошлому девушки, с какими сложностями в отношениях ты столкнешься

Что тебя ждет в обществе новой барышни?

Maxim
Путь к новой себе Путь к новой себе

«Меняю жизнь!» Сколько раз вы себе это говорили? Может, пора действовать?

Добрые советы
Ураганы повлияли на пуэрториканских насекомых сильнее климатических изменений Ураганы повлияли на пуэрториканских насекомых сильнее климатических изменений

Это противоречит выводам широко цитируемой статьи 2018 года

N+1
«А вы думали, Земфира — не человек?»: почему новый альбом певицы «Борделайн» не звучит как открытие «А вы думали, Земфира — не человек?»: почему новый альбом певицы «Борделайн» не звучит как открытие

Почему Земфира не оправдала ожидания многих

Forbes
Юные красавицы: 5 звездных дочерей, которые одеваются круче своих мам Юные красавицы: 5 звездных дочерей, которые одеваются круче своих мам

Лили-Роуз Депп и не только: стильные красавицы, которые одеваются круче мам

Cosmopolitan
Как американский психолог приехал смотреть советские психбольницы и стал великим документалистом Как американский психолог приехал смотреть советские психбольницы и стал великим документалистом

Поездка в СССР изменила жизнь Альберта Мэйслеса и историю документального кино

Weekend
Лубянский ванька-встанька Лубянский ванька-встанька

Виктор Ерофеев и литературное осмысление спорам вокруг памятника на Лубянке

СНОБ
6 самых необычных мостов в мире 6 самых необычных мостов в мире

Такой мост мечтает заполучить любая река!

Maxim
Футбольный провидец: как Лионель Месси разгадал парадокс времени Футбольный провидец: как Лионель Месси разгадал парадокс времени

Глава из книги Мэтью Сайеда «От лучшего к величайшему», посвященная Месси

Forbes
Что не так с манифестом Богомолова и теми, кто его порицает Что не так с манифестом Богомолова и теми, кто его порицает

Почему Путин может спать спокойно при такой оппозиции

Maxim
Сменяемость власти: почему Кирилл Серебренников покидает «Гоголь-центр» Сменяемость власти: почему Кирилл Серебренников покидает «Гоголь-центр»

8,5 лет работы Кирилла Серебренникова в Гоголь-центре — фрагмент бесконечности

Forbes
Снижающий нагрузку рюкзак научили вырабатывать энергию Снижающий нагрузку рюкзак научили вырабатывать энергию

Как работает рюкзак, который снижает нагрузку и вырабатывает энергию

N+1
И в шутку, и всерьез. Премьера по пьесе Ивана Вырыпаева на сцене «Современника» И в шутку, и всерьез. Премьера по пьесе Ивана Вырыпаева на сцене «Современника»

Спектакль «Иллюзии» — несколько историй любви длиною в жизнь

СНОБ
Бокс, пробежки и торт «Шварцвальд»: Reuters рассказал о пребывании Навального в Германии после больницы Бокс, пробежки и торт «Шварцвальд»: Reuters рассказал о пребывании Навального в Германии после больницы

Reuters описал пребывание Навального в Германии

Forbes
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
Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора

Птицы поселились на планируемом месте его строительства, и тревожить их нельзя

N+1
Осип Мандельштам Осип Мандельштам

Правила жизни Осипа Мандельштама

Esquire
На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма

Слабые вертикальные смещения поверхности сообщают о движении магмы на глубине

N+1
Возрожденная британская популяция журавлей преодолела рубеж в двести особей Возрожденная британская популяция журавлей преодолела рубеж в двести особей

Как в Великобритании восстанавливают популяцию журавлей

N+1
Мастер историй Мастер историй

Увлекай, убеждай, вдохновляй

kiozk originals
Как сделать аромат стойким, ярким и шлейфовым: 16 работающих лайфхаков Как сделать аромат стойким, ярким и шлейфовым: 16 работающих лайфхаков

Как продлить стойкость любимым духам, которые почему-то быстро выветриваются

Cosmopolitan
Открыть в приложении