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

Наши высочества Наши высочества

Интервью с высокими и талантливыми актрисами сериала «Дылды»

Maxim
Гадание на датасетах Гадание на датасетах

Может ли машинное обучение предсказать свое будущее?

N+1
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
«ЖКХ — рынок, на котором всё мутно и работают непонятные ребята. Кто сможет обелить его, тот будет молодец» «ЖКХ — рынок, на котором всё мутно и работают непонятные ребята. Кто сможет обелить его, тот будет молодец»

Интервью с основателем «Лиги ЖКХ» Ильёй Сотониным и сервиса Doma.ai

VC.RU
Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам

Появился новый рецепт ускорения российской экономики

Forbes
Познание тьмы Познание тьмы

Как люди убедились, что черные дыры реальны

Вокруг света
Что смотреть: 7 самых ярких исторических сериалов Что смотреть: 7 самых ярких исторических сериалов

Дальние страны и великолепные костюмы - вы глаз не сможете оторвать от экрана

Cosmopolitan
7 типов отдыха, которые нужны каждому из нас 7 типов отдыха, которые нужны каждому из нас

Чтобы восполнить энергию, надо определить, в каком типе отдыха вы нуждаетесь

Psychologies
Биоинженерный суставной хрящ синтезировал для себя лекарство в ответ на нагрузку Биоинженерный суставной хрящ синтезировал для себя лекарство в ответ на нагрузку

Cоздан биоинженерный суставной хрящ на основе свиных клеток

N+1
10 изречений Энцо Феррари о жизни, любви и смерти в день его рождения 10 изречений Энцо Феррари о жизни, любви и смерти в день его рождения

Лучшие цитаты Энцо Феррари о любви, успехе, автомобилях, победе и жизни

Maxim
Меч: тест Toyota Land Cruiser 200 Excalibur Меч: тест Toyota Land Cruiser 200 Excalibur

В своём классе Toyota Land Cruiser 200 по-прежнему сохраняет уверенное лидерство

Популярная механика
Функциональная МРТ указала на два пути формирования алкоголизма в мозге подростков Функциональная МРТ указала на два пути формирования алкоголизма в мозге подростков

К выпивке подростков побуждает повышенное включение защитных реакций

N+1
Сила Сибири Сила Сибири

Пять городов Сибири, где можно насладиться настоящей зимой

Лиза
Находитесь в безвыходной ситуации? Медитация поможет найти решение Находитесь в безвыходной ситуации? Медитация поможет найти решение

Расставить приоритеты и понять, куда двигаться, помогут практики осознанности.

Psychologies
Дельфина де Виган: Преданность Дельфина де Виган: Преданность

У каждого из четырех героев романа «Преданность» свои секреты и тайны

СНОБ
План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования

Макс Левчин смог преобразовать концепцию «покупай сейчас, а плати потом»

Forbes
Мы расстались, когда нам было по 14. Через двадцать лет мы снова вместе Мы расстались, когда нам было по 14. Через двадцать лет мы снова вместе

Наши герои, полюбив и расставшись подростками, встретились через двадцать лет

Psychologies
Мал, да удал: мини-сериалы 2020-го года, от которых невозможно оторваться! Мал, да удал: мини-сериалы 2020-го года, от которых невозможно оторваться!

Лучшие мини-сериалы 2020-го года

Cosmopolitan
Химики научили компьютер определять происхождение вина по химическому составу Химики научили компьютер определять происхождение вина по химическому составу

Ученые объяснили влияние климата на свойства аргентинского вина

N+1
«Важно оставаться самим собой даже под слоем грима» «Важно оставаться самим собой даже под слоем грима»

Митя Фомин: о помощи от Робби Уильямса и квартире у моря

OK!
Обмани меня Обмани меня

Амурные аферисты: самые распространенные способы брачного мошенничества

Лиза
10 потрясающих особенностей Плутона 10 потрясающих особенностей Плутона

Станция «Новые горизонты» достигла Плутона: какую информацию удалось собрать

Популярная механика
Биологи разработали два новых метода терапии гепатита B Биологи разработали два новых метода терапии гепатита B

РНК-интерференция интерферона смогут снизить активность вируса гепатита В

N+1
Три мысли о зрелом возрасте Три мысли о зрелом возрасте

Как принять свою новую идентичность и полюбить новую себя

Psychologies
«Делаю древнюю мудрость актуальной»: бывший монах из списка Forbes советует, как прокачать свою жизнь «Делаю древнюю мудрость актуальной»: бывший монах из списка Forbes советует, как прокачать свою жизнь

Качества, которые открывают двери к любым целям

Forbes
«Предпринимательство — это сублимация». Основатели «Ясно» и Compot о том, зачем бизнесменам психотерапия и как не «отъехать кукухой» в мегаполисе «Предпринимательство — это сублимация». Основатели «Ясно» и Compot о том, зачем бизнесменам психотерапия и как не «отъехать кукухой» в мегаполисе

У многих российских предпринимателей всё еще сложное отношение к психотерапии

Inc.
10 стран с самым грязным воздухом 10 стран с самым грязным воздухом

Топ-10 стран, лидирующих по выбросу углекислого газа

Популярная механика
Храм будущей войны Храм будущей войны

Добраться до главного храма вооруженных сил в Кубинке непросто

Наука
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
Кровавое воскресенье — 2021 Кровавое воскресенье — 2021

Есть ли шанс вернуть его былую лояльность?

СНОБ
Открыть в приложении