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

Побег из Москвы Побег из Москвы

Андрей Рывкин написал рассказ о том, как рассыпаются иллюзорные ценности

Esquire
Интервью с белорусским акционистом Алексеем Кузьмичом ‎о политическом искусстве и критике протестов Интервью с белорусским акционистом Алексеем Кузьмичом ‎о политическом искусстве и критике протестов

Белорусский акционист Алексей Кузьмич — о том, за что критикует оппозицию

СНОБ
Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века

Самые страшные заболевания в истории

Maxim
Война с ценами: как российские власти пытаются сломать рынок Война с ценами: как российские власти пытаются сломать рынок

Регулирование цен может нарушить инвестиционные циклы в отрасли

Forbes
5 физиологичных поз для сна: найдите свою 5 физиологичных поз для сна: найдите свою

Какие положения во время сна считаются физиологичными и кому они подходят

Psychologies
Смотрите под ноги Смотрите под ноги

Рассказываем, какими бывают деревянные полы и как за ними правильно ухаживать

AD
8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня 8 мужских советов из XVIII века, которые актуальны и сегодня

Первоклассные рекомендации, который пригодятся тебе и твоему сыну

Maxim
Как в реальности выглядели участники группы Дятлова, о которых сняли сериал? Как в реальности выглядели участники группы Дятлова, о которых сняли сериал?

Насколько сериал «Перевал Дятлова» соответствовал действительности?

Cosmopolitan
Иванушка и удаленушка Иванушка и удаленушка

15 советов, как сохранить отношения на расстоянии

Maxim
Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта Физики сделали съедобные голограммы из кукурузного сиропа и ванильного экстракта

Ученые исследовали оптические свойства сахарных дифракционных решеток

N+1
Туманный Даль: расшифровываем самые непонятные пословицы Туманный Даль: расшифровываем самые непонятные пословицы

Мы решили растолковать пословицы Даля самостоятельно, и сделали это, как смогли

Maxim
У самой старой дикой птицы в мире вылупился очередной птенец У самой старой дикой птицы в мире вылупился очередной птенец

У самки темноспинного альбатроса Уиздом вылупился новый птенец

N+1
Белковая диета: принципы, меню, научные факты Белковая диета: принципы, меню, научные факты

Как работает белковая диета

РБК
Знаешь ли ты, как закончились сериалы нашего детства Знаешь ли ты, как закончились сериалы нашего детства

Что произошло в финале «Зачарованных» и «Санта-Барбары»?

Cosmopolitan
31 способ понять, что за человек перед вами 31 способ понять, что за человек перед вами

Несколько особенностей поведения, которые приоткроют тайну личности близкого

Psychologies
Поэтесса на пути к президентству: кто такая Аманда Горман Поэтесса на пути к президентству: кто такая Аманда Горман

Как Аманда Горман вошла в список лидеров будущего Time100 Next?

РБК
Эскалация конфликта: как холодные гражданские войны становятся «горячими» Эскалация конфликта: как холодные гражданские войны становятся «горячими»

Почему роль насилия в российской политике возрастает

Forbes
Польза масла черного тмина: научные данные Польза масла черного тмина: научные данные

Вместе с экспертом разбираемся в полезных свойствах тмина

РБК
Магический реализм Магический реализм

Флоренс Уэлч, солистка Florence + the Machine, околдовала мир своим голосом

Glamour
«Погребальный звон по карьере Вуди Аллена»: на HBO вышло расследование о семье режиссера «Погребальный звон по карьере Вуди Аллена»: на HBO вышло расследование о семье режиссера

В чем суть конфликта в семье Вуди Аллена и как мир воспринял новое расследование

Forbes
«Настоящий страх — когда тебя встречает пьяный»: реальные истории курьеров «Настоящий страх — когда тебя встречает пьяный»: реальные истории курьеров

Курьеры рассказывают, с чем они сталкивались на работе

Cosmopolitan
Как скрыть номер в Телеграм: инструкция для смартфонов и ПК Как скрыть номер в Телеграм: инструкция для смартфонов и ПК

Разбираемся, как скрыть от контактов в Телеграм номер телефона

CHIP
«Предпринимательство — это сублимация». Основатели «Ясно» и Compot о том, зачем бизнесменам психотерапия и как не «отъехать кукухой» в мегаполисе «Предпринимательство — это сублимация». Основатели «Ясно» и Compot о том, зачем бизнесменам психотерапия и как не «отъехать кукухой» в мегаполисе

У многих российских предпринимателей всё еще сложное отношение к психотерапии

Inc.
Яблоко в раздоре. Что члены партии думают о статье Явлинского с критикой Навального Яблоко в раздоре. Что члены партии думают о статье Явлинского с критикой Навального

Что думают о статье Явлинского с критикой Навального другие члены «Яблока»

СНОБ
Как грамотно ходить налево и не попадаться Как грамотно ходить налево и не попадаться

Железобетонные советы от агентства по выявлению супружеской неверности

Maxim
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
Проститутки, студенческие оргии и невинные дворянки. Каким был секс в царской России Проститутки, студенческие оргии и невинные дворянки. Каким был секс в царской России

Секс в дореволюционной России

СНОБ
10 самых уродливых животных на Земле 10 самых уродливых животных на Земле

Настоящих чудовищ рождает вовсе не сон разума, а эволюция

Maxim
«Кошатники» и «собачники»: 6 принципиальных отличий «Кошатники» и «собачники»: 6 принципиальных отличий

Что выбор питомца говорит о нас самих?

Psychologies
Странные железяки и стеклянные шарики: чем на самом деле были непонятные штуки, которые в детстве валялись в каждом дворе Странные железяки и стеклянные шарики: чем на самом деле были непонятные штуки, которые в детстве валялись в каждом дворе

У полезных для детских игр находок было совсем не детское применение

Maxim
Открыть в приложении