麻省理工学院的科学家开发了一种新方法来研究原子核的内部结构，而不需要大型加速器或核对撞机。为此，物理学家使用氟化镭（RaF）分子中镭原子的电子作为“内部探针”，可以穿透原子核并揭示有关其结构的信息。该工作发表在《科学》杂志上。
此类实验通常需要千米长的加速器，其中电子以巨大的能量与原子核碰撞。新方法允许使用分子陷阱和激光测量在“桌面上”进行类似的研究。
在氟化镭分子中，研究人员测量了绕镭原子运行的电子的能量，发现与预期值存在微小但显着的偏差。这种能量转移约为激光光子能量的百万分之一，表明电子已短暂穿透原子核并与其质子和中子相互作用。
“我们第一次证明我们可以‘观察’原子核内部，”合著者、物理学副教授罗纳德·加西亚·鲁伊斯解释道。 “看来电池的电场不仅可以从外部测量，还可以从内部测量。这正是我们对镭原子所做的。”
科学家们指出，原子核中的每个质子和中子的行为就像一个小磁铁。这项新技术首次允许直接测量这些“磁铁”的分布，即所谓的核磁分布，它可以揭示作用在原子核内的力的结构。
研究人员计划使用该方法精确绘制放射性核素核心图。它的形状与大多数原子不同。它不是球形的，而是在质量和电荷方面具有“梨形”不对称性。科学家推测，这种结构可以放大打破自然基本对称性的影响，这可能是理解为什么宇宙中物质多于反物质的关键。
该团队计划改进冷冻分子并控制其梨形核心方向的技术。这将允许更精确地测量原子核内电荷和力的分布，并可能首次检测到对自然基本对称性的违反。
加西亚·鲁伊斯强调说：“具有镭核的分子是寻找新物理现象的独特系统。” “我们现在拥有开始这项搜索的工具。”
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