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

Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других Мозг, память и чтение: как стать умнее и знать больше других

Ученые сделали вывод, что объем памяти мозга человека составляет 1 петабайт

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
Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны

С чего на самом деле надо начинать заботу о своем здоровье

СНОБ
Люди вынудили диких животных преодолевать более значительные расстояния Люди вынудили диких животных преодолевать более значительные расстояния

Это может угрожать существованию целых видов

N+1
Литий-ионные аккумуляторы стали надежнее и эффективнее благодаря кремнию Литий-ионные аккумуляторы стали надежнее и эффективнее благодаря кремнию

Ученые смогли увеличить емкость литий-ионных батареек

Популярная механика
Мигрень: что нужно знать? Мигрень: что нужно знать?

Всё самое новое о профилактике и лечении мигрени

Домашний Очаг
Стиль Дины Саевой: как одевалась блогерша-миллионерша из Таджикистана до славы Стиль Дины Саевой: как одевалась блогерша-миллионерша из Таджикистана до славы

Как одевалась блогер Дина Саева раньше и как одевается сейчас

Cosmopolitan
Что вы стеснялись спросить: 5 неудобных вопросов к Skoda Octavia Что вы стеснялись спросить: 5 неудобных вопросов к Skoda Octavia

Skoda Octavia — это самый практичный автомобиль за свои деньги

РБК
Физики объяснили низкую скользкость льда при приближении к температуре плавления Физики объяснили низкую скользкость льда при приближении к температуре плавления

На скользкость влияют твердость льда, форма скользящего предмета и его давление

N+1
Не как у всех: зачем нужна персонализация для женского здоровья? Не как у всех: зачем нужна персонализация для женского здоровья?

Персонализированный подход в медицине — новый способ заботиться о здоровье

Cosmopolitan
Убрать излишки Убрать излишки

С чего начать, если вы решили привести себя в порядок после затянувшейся зимы?

Здоровье
Почему безналичные чаевые в России — миллиардный рынок, которому мешают стереотипы Почему безналичные чаевые в России — миллиардный рынок, которому мешают стереотипы

Что интересного в сервисах для безналичных чаевых

VC.RU
Правила жизни Айн Рэнд Правила жизни Айн Рэнд

Писатель, скончалась в 1982 году в Нью-Йорке

Esquire
Наука о землетрясениях, вулканах и гораздо большем Наука о землетрясениях, вулканах и гораздо большем

Сколько же на самом деле происходит землетрясений и извержений в мире и России

Наука
5 лучших хорроров, чтобы не скучать в пандемию: часть 1 5 лучших хорроров, чтобы не скучать в пандемию: часть 1

Лучшие книги для того, чтобы пощекотать себе нервы

Популярная механика
Рентген алмаза под рекордным давлением указал на устойчивость углеродных связей Рентген алмаза под рекордным давлением указал на устойчивость углеродных связей

Ученые впервые сжали алмаз до рекордных значений давления

N+1
Путь к новой себе Путь к новой себе

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

Добрые советы
Оптогенетический инструмент управления экспрессией белков in vivo применили для терапии диабета Оптогенетический инструмент управления экспрессией белков in vivo применили для терапии диабета

Ученые создали инструмент, который можно использовать для терапии диабета

N+1
Выход из тупика: почему Голливуд все время снимает новые франшизы по старым блокбастерам Выход из тупика: почему Голливуд все время снимает новые франшизы по старым блокбастерам

Продолжения и ремейки успешных картин становятся основной стратегией киностудий

Forbes
Что делать, если на машину упал снег с крыши. Инструкция Что делать, если на машину упал снег с крыши. Инструкция

Куда обращаться и что делать, если автомобиль раздавило снежным комом

РБК
7 принципов самопомощи для тех, чье сердце сейчас разбито 7 принципов самопомощи для тех, чье сердце сейчас разбито

Предлагаем памятку на случай «не дай бог никому»

Psychologies
Пора идти в науку Пора идти в науку

Спроса на инновации у нас по-прежнему почти нет

Эксперт
Чао, дорогой! 6 мотивирующих сериалов про развод Чао, дорогой! 6 мотивирующих сериалов про развод

Героини этих сериалов доказывают, что развод — это не конец всего

Cosmopolitan
Зачем Лолита Милявская стала театральной актрисой? Зачем Лолита Милявская стала театральной актрисой?

Дмитрий А. Быков – о Лолите Милявской как театральной актрисе

GQ
«Цена от балды!»: почему в Сингапуре самые дорогие в мире автомобили «Цена от балды!»: почему в Сингапуре самые дорогие в мире автомобили

Что скажешь про хэтчбек «гольф»-класса за 100 тысяч евро?..

Maxim
Планктон по-русски. Законы выживания в суровом мужском коллективе Планктон по-русски. Законы выживания в суровом мужском коллективе

Как выжить в русском офисе, сохранить психику и не потерять авторитет

Maxim
Семь городов-призраков, которые вдруг покинули люди Семь городов-призраков, которые вдруг покинули люди

Подборка заброшенных городов мира для истинных ценителей уединения

Maxim
19 существ, которые могут тебя съесть 19 существ, которые могут тебя съесть

Эти существа могут съесть человека

Maxim
12 громких фактов о Джонни Кэше 12 громких фактов о Джонни Кэше

Исполнитель кантри, которого должен знать каждый россиянин, — Джонни Кэш

Maxim
Приготовиться к взлету: как можно стать частным пилотом в России Приготовиться к взлету: как можно стать частным пилотом в России

Что нужно, чтобы стать пилотом, и как научиться управлять самолетом

Forbes
Открыть в приложении