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

Милые родители, открыться не хотите ли? Милые родители, открыться не хотите ли?

К чему приводит нас искусство оберегать чужие тайны?

Psychologies
Король возвращается Король возвращается

Актер Эдди Мерфи возвращается в большое кино

Glamour
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
Как возраст влияет на Как возраст влияет на

Как сперматозоиды крыс меняются с возрастом

Популярная механика
Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения

Сегодня люди стараются фотографировать бабочек, а не ловить их

N+1
Мурашки по коже: необычные триллеры, которые затягивают не на шутку Мурашки по коже: необычные триллеры, которые затягивают не на шутку

От этих фильмов действительно становится не по себе

Cosmopolitan
Когда близнецы не похожи друг на друга Когда близнецы не похожи друг на друга

Почему одни близнецы похожи друг на друга, а другие нет?

Наука и жизнь
5 способов усилить мотивацию для похудения (теперь у тебя точно получится) 5 способов усилить мотивацию для похудения (теперь у тебя точно получится)

Как получить мотивацию для похудения?

Playboy
10 русских фильмов про женщин, которые не стыдно смотреть 10 русских фильмов про женщин, которые не стыдно смотреть

Русские фильмы про женщин, которые обязательно нужно посмотреть

Cosmopolitan
Квантовую голограмму получили без сложения волн Квантовую голограмму получили без сложения волн

Физики использовали взаимосвязь запутанных фотонов для построения изображения

N+1
Фильмы, которые предсказали и накаркали беду Фильмы, которые предсказали и накаркали беду

Некоторые киносюжеты сбылись и наделали пакостей в реальном мире

Maxim
Жизнь после смерти: 5 историй тех, кто вышел из комы Жизнь после смерти: 5 историй тех, кто вышел из комы

Истории людей, которые пережили клиническую смерть

Cosmopolitan
«Хороших идей не существует. Все идеи плохие». Сооснователь Netflix — о том, почему нужно просто брать и делать «Хороших идей не существует. Все идеи плохие». Сооснователь Netflix — о том, почему нужно просто брать и делать

Марк Рэндольф — сооснователь и первый гендиректор Netflix

Inc.
8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня 8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня

Первоклассные рекомендации, который пригодятся тебе и твоему сыну

Maxim
13,5 важнейших революций 13,5 важнейших революций

Краткий обзор революций, перевернувших мир

Maxim
“Я вышла замуж по расчету” “Я вышла замуж по расчету”

Юлия Эльдеева слушала не веление сердца, а голос рассудка

Psychologies
Меню для комиссара Мегрэ Меню для комиссара Мегрэ

Рецепты из книги «Кухни знаменитых детективов» Алексея Биргера

СНОБ
Как «БКС Мир инвестиций» помогает банкам и нефинансовым партнёрам наладить продажи инвестпродуктов Как «БКС Мир инвестиций» помогает банкам и нефинансовым партнёрам наладить продажи инвестпродуктов

Как нефинансовой компании создать свой инвестиционный продукт

Inc.
Открыта странная, ранее неизвестная форма магнетизма у двухмерных материалов Открыта странная, ранее неизвестная форма магнетизма у двухмерных материалов

Немного о двумерном мире наноразмерных материалов, таких как графен

Популярная механика
Шведский роман-катастрофа, оставляющий надежду: фрагмент новой книги Микаеля Ниеми «Дамба» Шведский роман-катастрофа, оставляющий надежду: фрагмент новой книги Микаеля Ниеми «Дамба»

Роман Микаеля Ниеми «Дамба» погружает в атмосферу шведской глубинки

Esquire
Какие проблемы суррогатного материнства решит нотариус Какие проблемы суррогатного материнства решит нотариус

Эксперт объясняет, как нотариус помогает регулировать суррогатное материнство

СНОБ
Ученые установили, почему родители девочек разводятся чаще, чем родители мальчиков Ученые установили, почему родители девочек разводятся чаще, чем родители мальчиков

Почему число разводов стремительно возрастает, когда дочь становится подростком

Maxim
Кто был лучшим другом Александра Пушкина? Кто был лучшим другом Александра Пушкина?

Кого считают лучшим другом Пушкина?

Культура.РФ
Сердце компании Сердце компании

Почему организационная культура значит больше, чем стратегия или финансы

kiozk originals
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
Слегка размытый человек: что не так с документальным фильмом про Билли Айлиш Слегка размытый человек: что не так с документальным фильмом про Билли Айлиш

«Слегка размытый мир» — документальный фильм про Билли Айлиш

Forbes
Головастики бразильских квакш покинули безопасные бассейны ради жизни в ручьях Головастики бразильских квакш покинули безопасные бассейны ради жизни в ручьях

Бразильские квакши стали переселяться из мини-водоемов в ручьи: почему?

N+1
Эти чувства — вода Эти чувства — вода

Сергей Лазарев провел новогодние каникулы с друзьями на Бали

OK!
Самка обыкновенного вампира усыновила детеныша умершей подруги Самка обыкновенного вампира усыновила детеныша умершей подруги

Это не первый случай усыновления у вампиров

N+1
Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит

В чем сегодня заключается сыновний долг перед матерью?

Psychologies
Открыть в приложении