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

На два фронта На два фронта

Что вовлекает нас в новые отношения, хотя мы не готовы разрушить прежние

Psychologies
Что такое нестбоксинг Что такое нестбоксинг

Люди помогают дуплогнездникам поселиться в крепком и надежном дуплоне

Наука
Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото Зачем мы отправляем друг другу откровенные фото

Что побуждает заниматься этим женщин и какие мотивы у мужчин?

Psychologies
Как астроном Персиваль Лоурелл увидел на Венере таинственные спицы и чем они в итоге оказались Как астроном Персиваль Лоурелл увидел на Венере таинственные спицы и чем они в итоге оказались

Как Персиваль Лоурелл нашел доказательства жизни на Марсе

Maxim
Иностранка в Японии: ошибки, которые я совершала Иностранка в Японии: ошибки, которые я совершала

Наша героиня Елена уже семь лет живет и работает в Японии

Psychologies
Самая быстрая Lada из СССР. Тест-драйв легендарной VFTS Самая быстрая Lada из СССР. Тест-драйв легендарной VFTS

Эти «Жигули» сегодня вдохновляют новые поколения гонщиков

РБК
Хорошо в меру Хорошо в меру

Омолаживающие процедуры и кремы могут давать и обратный эффект

Лиза
Как сделать аромат стойким, ярким и шлейфовым: 16 работающих лайфхаков Как сделать аромат стойким, ярким и шлейфовым: 16 работающих лайфхаков

Как продлить стойкость любимым духам, которые почему-то быстро выветриваются

Cosmopolitan
Пневматическая почта: как это работает Пневматическая почта: как это работает

Пневмопочта сможет спасти крупные города от пробок и смога

Популярная механика
Как Артемия Панарина попытались сделать жертвой «культуры отмены» Как Артемия Панарина попытались сделать жертвой «культуры отмены»

Рассказываем почему обвинения в адрес Артемия Панарина вызывают много вопросов

GQ
Максим Диденко и Павел Семченко — о своей выставке в ГРАУНД Солянке Максим Диденко и Павел Семченко — о своей выставке в ГРАУНД Солянке

Максим Диденко и Павел Семченко — о понимании жизни и борьбе с социопатией

СНОБ
Одна вокруг света: встреча с бизонами и несанкционированная ночевка в Йеллоустоуне Одна вокруг света: встреча с бизонами и несанкционированная ночевка в Йеллоустоуне

106-я серия о кругосветном путешествии москвички и ее собаки Греты

Forbes
Правильное питание: инструкция для начинающих Правильное питание: инструкция для начинающих

Что и как есть с пользой и без строгих запретов

РБК
Насекомые — пища на все времена Насекомые — пища на все времена

Поедание насекомых стимулировало трудовую деятельность наших предков

Наука и жизнь
Игорь Лифанов: «До сих пор думаю, что многое еще впереди» Игорь Лифанов: «До сих пор думаю, что многое еще впереди»

Актер Игорь Лифанов о Дмитрии Нагиеве и съемках в «Дневном дозоре»

Караван историй
Метод Inbox Zero. Как быстро разгребать почту и не пропускать ничего важного Метод Inbox Zero. Как быстро разгребать почту и не пропускать ничего важного

Как оптимизировать работу с электронной почтой?

Inc.
10 самых эффективных масок для волос из обычных продуктов 10 самых эффективных масок для волос из обычных продуктов

10 самых эффективных масок, которые ты можешь сделать сама

Cosmopolitan
Вдохновленные Вдохновленные

Книга о том, что нужно знать продакт-менеджеру

kiozk originals
6 самых жутких врачей в истории 6 самых жутких врачей в истории

После этой статьи ты начнешь обходить районную поликлинику стороной!

Maxim
Так и ослепнуть можно! Ошибки в макияже, которые вредят глазам, — мнение врача Так и ослепнуть можно! Ошибки в макияже, которые вредят глазам, — мнение врача

Макияж — неотъемлемая часть жизни современной женщины

Cosmopolitan
Что наблюдать на небе в феврале: «весенние» галактики и Веста во Льве Что наблюдать на небе в феврале: «весенние» галактики и Веста во Льве

В феврале уже пора наблюдать «весенние» галактики

N+1
Чему нас учит измена и как она может изменить нашу жизнь к лучшему Чему нас учит измена и как она может изменить нашу жизнь к лучшему

Что произошло между двумя людьми, раз союз затрещал по швам

Psychologies
А вдруг это рак? Надо ли бояться генетической предрасположенности к онкологии А вдруг это рак? Надо ли бояться генетической предрасположенности к онкологии

Эксперт: следите за здоровьем и не бойтесь новообразований

Cosmopolitan
Квантовый эксперимент: реальность — вопрос личного выбора Квантовый эксперимент: реальность — вопрос личного выбора

Благодаря квантовой механике прошлое может определяться настоящим

Популярная механика
Это надолго Это надолго

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

Cosmopolitan
Говорит и показывает Говорит и показывает

Татьяна Рогаченко — о том, как отказалась платить шантажисту за свои фото

Tatler
«Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского «Полет» на автопилоте: чего ждать от нового сериала Петра Тодоровского

Какие сюрпризы принес зрителям новый сериал «Полет»?

Psychologies
Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки Либеральный диктатор Навальный. Можно ли прорубить новое окно в Европу без сильной руки

Противники Навального любят вспоминать о его националистическом прошлом

СНОБ
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
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
Открыть в приложении