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

Не ставь на паузу Не ставь на паузу

Гормональная перестройка женского организма – не повод прощаться с красотой!

Лиза
Клатч у груди и вибратор в сумочке: что скрывала леди Диана — 6 тайн принцессы Клатч у груди и вибратор в сумочке: что скрывала леди Диана — 6 тайн принцессы

Вспоминаем самые странные привычки принцессы Дианы и раскрываем их тайный смысл

Cosmopolitan
Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты Как кофеин влияет на мозг и тело: неожиданные факты

Исследования выявили ряд интересных фактов, связанных с кофеином

Psychologies
3 интересных научно-фантастических романа о людях, покинувших Землю 3 интересных научно-фантастических романа о людях, покинувших Землю

Книги, в которых Земля погибла

Популярная механика
Обычные фильмы от обычных режиссеров: Гордей Петрик о том, как в России, наконец, появилось жанровое кино Обычные фильмы от обычных режиссеров: Гордей Петрик о том, как в России, наконец, появилось жанровое кино

Нашему кино не хватает простых историй, рассказанных понятным киноязыком

СНОБ
Фильмы, которые предсказали и накаркали беду Фильмы, которые предсказали и накаркали беду

Некоторые киносюжеты сбылись и наделали пакостей в реальном мире

Maxim
Читаем свои руки: что такое хиромантия и как ее использовать в личных целях Читаем свои руки: что такое хиромантия и как ее использовать в личных целях

О чем нам могут рассказать наши ладони?

Cosmopolitan
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
Самые интересные факты о Майкле Бэе Самые интересные факты о Майкле Бэе

Майкл Бэй подарил нам больше огня и взрывов, чем все другие вместе взятые

Maxim
Сестра таланта Сестра таланта

В весенне-летних коллекциях о себе решили напомнить почти забытые нами мини-юбки

Vogue
Готов ли ты стать отцом? Готов ли ты стать отцом?

Правила обращения с беременной женщиной

Maxim
Анализ: Сила притяжения Анализ: Сила притяжения

Мы связаны с другими

Psychologies
9 признаков, что ты альфа-самец 9 признаков, что ты альфа-самец

Иногда в человеке с первого взгляда чувствуется сильный лидер

Maxim
Вас не слышно! Вас не слышно!

Заложенность в ухе может быть вызвана отитом или банальной серной пробкой

Лиза
«Кожа просто лопнула под фрезой»: мне пришлось удалять ноготь после маникюра «Кожа просто лопнула под фрезой»: мне пришлось удалять ноготь после маникюра

Как предупредить чужие ошибки и сохранить свое здоровье в маникюрном кабинете?

Cosmopolitan
Бьюти-эволюция Инстасамки: как изменилась популярная блогерша из Тобольска Бьюти-эволюция Инстасамки: как изменилась популярная блогерша из Тобольска

Хип-хоп-певица Instasamka не так давно обновила «тюнинг»

Cosmopolitan
«Я не могу без тебя»: о чем говорит это послание? «Я не могу без тебя»: о чем говорит это послание?

Психиатр — о том, что такое расстройство сепараторной тревоги

Psychologies
12 мужских лайфхаков для стирки 12 мужских лайфхаков для стирки

Мы поможем тебе покорить эвересты грязного белья без лишних усилий!

Maxim
Физики предрекли высоким узким айсбергам быстрое таяние Физики предрекли высоким узким айсбергам быстрое таяние

Физики учли влияние формы айсбергов на скорость таяния

N+1
Парад планет и полный хаос: найдена самая странная звездная система Парад планет и полный хаос: найдена самая странная звездная система

Астрономы обнаружили, что планеты совершают своего рода «танец»

Популярная механика
Это надолго Это надолго

Как меняется секс в отношениях, куда девается и когда уже начинать волноваться?

Cosmopolitan
«Нельзя колоть ботокс в 20» и еще 6 мифов о ботулинотерапии, которые пора забыть «Нельзя колоть ботокс в 20» и еще 6 мифов о ботулинотерапии, которые пора забыть

Как обстоят дела с ботулинотерапией?

Cosmopolitan
«Я пересадила брови»: всё, что ты хотела знать о «новых» бровях Марии Погребняк «Я пересадила брови»: всё, что ты хотела знать о «новых» бровях Марии Погребняк

Хирург – о процедуре пересадки бровей: как она проводится, кому можно делать

Cosmopolitan
История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет» История одной катастрофы: Павел Табаков и Михаил Ефремов в сериале «Полет»

«Полет» — сериал о внутренней катастрофе и кризисе

Forbes
Государственный крой Государственный крой

Как идеи перестройки и вкусы одной женщины повлияли на стиль президента СССР

GQ
Почему одним женщинам дарят подарки, а другим нет? Знает Михаил Лабковский Почему одним женщинам дарят подарки, а другим нет? Знает Михаил Лабковский

Михаил Лабковский: понять, почему вам не дарят подарки, очень просто

Cosmopolitan
Янковский, Мухаметов, Бикович: самые горячие парни российского кино Янковский, Мухаметов, Бикович: самые горячие парни российского кино

Самые привлекательные и обаятельные парни российского кино

Cosmopolitan
«Через 20 лет появятся технологии радикального продления жизни — нужно просто дожить». Антиэйджинг-предприниматели — о том, возможно ли бессмертие «Через 20 лет появятся технологии радикального продления жизни — нужно просто дожить». Антиэйджинг-предприниматели — о том, возможно ли бессмертие

Бессмертие перестало быть чем-то из разряда сказок и ненаучной фантастики

Inc.
Империя Безоса: как богатейший человек на планете создал Amazon и зачем рвется в космос Империя Безоса: как богатейший человек на планете создал Amazon и зачем рвется в космос

История успеха Джеффа Безоса — самого состоятельного человека в мире

Forbes
7 признаков того, что ваш собеседник — не слишком приятный человек 7 признаков того, что ваш собеседник — не слишком приятный человек

Быстро ли мы понимаем, что с нашим новым знакомым «что-то не так»?

Psychologies
Открыть в приложении