Ученые Массачусетского технологического института разработали новый метод изучения внутренней структуры атомного ядра без необходимости использования больших ускорителей или ядерных коллайдеров. Для этого физики использовали электроны атома радия, содержащиеся в молекуле фторида радия (RaF), в качестве «внутренних зондов», которые могли проникнуть в ядро и раскрыть информацию о его структуре. Работа была опубликована в журнале Science.
Для таких экспериментов обычно требуются ускорители длиной в километр, где электроны сталкиваются с ядрами при огромных энергиях. Новый метод позволяет проводить подобные исследования буквально «на столе» с использованием молекулярных ловушек и лазерных измерений.
В молекулах фторида радия исследователи измерили энергию электронов, вращающихся вокруг атома радия, и обнаружили небольшое, но значительное отклонение от ожидаемого значения. Этот сдвиг энергии, составляющий порядка миллионной доли энергии лазерного фотона, указывает на то, что электроны на короткое время проникли в ядро и взаимодействовали с его протонами и нейтронами.
«Мы впервые доказали, что можем «заглянуть» внутрь ядра», — объяснил соавтор Рональд Гарсиа Руис, доцент кафедры физики. «Похоже, что электрическое поле батареи можно измерить не только снаружи, но и изнутри. Именно это мы и сделали с атомом радия».
Ученые отметили, что каждый протон и нейтрон в ядре ведут себя как маленький магнит. Новая техника позволяет впервые напрямую измерить распределение этих «магнитов», так называемое ядерное магнитное распределение, что может показать, как структурированы силы, действующие внутри ядра.
Исследователи планируют использовать этот метод для точного картирования радионуклидного ядра. Его форма отличается от формы большинства атомов. вместо того, чтобы быть сферическим, он имеет «грушевидную» асимметрию массы и заряда. Ученые предполагают, что эта структура может усилить последствия нарушения фундаментальных симметрий природы, что может стать ключом к пониманию того, почему во Вселенной существует избыток материи над антиматерией.
Команда планирует усовершенствовать технологию, позволяющую замораживать молекулы и контролировать ориентацию их грушевидных ядер. Это позволит более точно измерить распределение зарядов и сил внутри ядра и, возможно, впервые обнаружить нарушение фундаментальных симметрий природы.
«Молекулы с ядром радия — это уникальная система для поиска новых физических явлений», — подчеркнул Гарсиа Руис. «Теперь у нас есть инструменты, чтобы начать этот поиск».
Перевод:Eiromedia24.com-в:
