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

Космическая техника: беседа Александра Грека с космонавтом Марком Серовым Космическая техника: беседа Александра Грека с космонавтом Марком Серовым

27 июня в Сколково» состоялся дизайн-диалог «В невестомости»

Популярная механика
Любовь в зрелом возрасте: где и как ее искать? Любовь в зрелом возрасте: где и как ее искать?

Как еще раз построить отношения в зрелом возрасте

Домашний Очаг
9 правил полезного ужина 9 правил полезного ужина

Эти простые условия помогут быстро и без усилий избавиться от лишнего веса

Лиза
Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам

Нетопырей-карликов привлекают ветряки

N+1
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
Не только аскорбинка: сколько форм у самого популярного витамина и зачем они нужны Не только аскорбинка: сколько форм у самого популярного витамина и зачем они нужны

Витамин С — это уже давно не только жевательная или шипучая таблетка из аптек

Популярная механика
Новая этика или новый тоталитаризм? Куда делась свобода слова в интернете Новая этика или новый тоталитаризм? Куда делась свобода слова в интернете

Почему рано или поздно нам всем придется привыкнуть к новой цифровой реальности

Esquire
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
Lil Uzi Vert теперь ходит с бриллиантом во лбу. Стоп, как он это сделал? Lil Uzi Vert теперь ходит с бриллиантом во лбу. Стоп, как он это сделал?

Как Lil Uzi Vert имплантировал 10-каратный бриллиант себе в лоб

GQ
Владимир Мухин: «Не думаю, что цены в Krasota чрезмерно высоки. Все-таки дегустационный сет – это не просто 13 курсов вкусной еды, а целый год творческой работы» Владимир Мухин: «Не думаю, что цены в Krasota чрезмерно высоки. Все-таки дегустационный сет – это не просто 13 курсов вкусной еды, а целый год творческой работы»

Герой этого номера GRAZIA – пожалуй, самый известный российский шеф-повар

Grazia
Новый нос – за 3 дня и без реабилитации. Вся правда от пластического хирурга Новый нос – за 3 дня и без реабилитации. Вся правда от пластического хирурга

Сенсационный метод "сохраняющей" ринопластики по меньшей мере обнадеживает!

Cosmopolitan
Элеонора Севенард: «В балете, как в жизни, – если упал, надо подниматься и продолжать» Элеонора Севенард: «В балете, как в жизни, – если упал, надо подниматься и продолжать»

Солистка Большого театра Элеонора Севенард о плюсах служебного романа

Grazia
«Орлиный коготь» и еще три провальные спецоперации «Орлиный коготь» и еще три провальные спецоперации

Не пытайтесь повторить эти операции

Maxim
Не важно, закроется ли Clubhouse: почему у «социального аудио» есть будущее и какие сервисы нужны на этом рынке Не важно, закроется ли Clubhouse: почему у «социального аудио» есть будущее и какие сервисы нужны на этом рынке

Почему рынок «социального аудио» выглядит важным и кто на нем может заработать

VC.RU
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
Путь домой Путь домой

«Вневременной» и функциональный городской интерьер с оригинальными решениями

SALON-Interior
Идущие вместе Идущие вместе

Похоже, в моде, как некогда в искусстве, появляются свои школы

Vogue
История актрисы Наоми Гроссман, которая не боится быть смешной История актрисы Наоми Гроссман, которая не боится быть смешной

Наоми Гроссман — одна из самых смелых женщин современного кинематографа

Cosmopolitan
10 фильмов о любви, которые заменят поход к семейному психологу 10 фильмов о любви, которые заменят поход к семейному психологу

10 фильмов, которые стоит посмотреть вдвоем

Cosmopolitan
Миллиардер Рубен Варданян инвестировал в сервис знакомств на основе ИИ iris Dating Миллиардер Рубен Варданян инвестировал в сервис знакомств на основе ИИ iris Dating

Бизнесмен Рубен Варданян стал акционером сервиса для знакомств iris Dating

Forbes
Помогать другим – норма Помогать другим – норма

Почему люди участвуют в благотворительности?

Домашний Очаг
Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер» Плесень, прах и тлен от Ренаты Литвиновой. Рецензия на фильм «Северный ветер»

Певица смерти и роскоши, греха и стиля неожиданно сняла фильм про Россию

СНОБ
Армия розовощеких капиталистов: как стартап Roblox помогает зарабатывать подросткам Армия розовощеких капиталистов: как стартап Roblox помогает зарабатывать подросткам

Дэвид Базуки создал платформу, которая добилась стремительного внутреннего роста

Forbes
Как возраст влияет на Как возраст влияет на

Как сперматозоиды крыс меняются с возрастом

Популярная механика
Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам

Появился новый рецепт ускорения российской экономики

Forbes
6 честных фильмов про любовь, в героях которых ты узнаешь себя 6 честных фильмов про любовь, в героях которых ты узнаешь себя

Честные фильмы про честную любовь

Cosmopolitan
Святой Валентин, что ты делаешь, прекрати! Святой Валентин, что ты делаешь, прекрати!

Самые запутанные любовные истории звезд, от которых голова идет кругом

Лиза
Как выглядят анчар, мандрагора и другие таинственные растения, которые ты встречал в книгах Как выглядят анчар, мандрагора и другие таинственные растения, которые ты встречал в книгах

И это не только цветочки!

Maxim
Гидрофобный катализатор помог поднять селективность реакции Фишера — Тропша Гидрофобный катализатор помог поднять селективность реакции Фишера — Тропша

Вода не задерживается на катализаторе и не вызывает побочные реакции

N+1
Австралийцы убили 350000 крыс и мышей на острове Лорд-Хау. Это пошло на пользу редким видам Австралийцы убили 350000 крыс и мышей на острове Лорд-Хау. Это пошло на пользу редким видам

Проект по истреблению крыс на острове Лорд-Хау дал плоды

N+1
Открыть в приложении