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

Шлиссельбургская каторжная тюрьма Шлиссельбургская каторжная тюрьма

История Шлиссельбургской крепости — краткий конспект истории России

Дилетант
Правда ли, что Маяковский и Есенин ненавидели друг друга? Правда ли, что Маяковский и Есенин ненавидели друг друга?

Маяковский и Есенин в сознании оказались самыми ярыми антагонистами ХХ века

Культура.РФ
20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
«Ельцин был человеком миссии». Георгий Сатаров о первом президенте России «Ельцин был человеком миссии». Георгий Сатаров о первом президенте России

Георгий Сатаров: Ельцин был компромиссным человеком и в жизни, и в политике

СНОБ
Что ты мне привез? Что ты мне привез?

Разбираемся на реальном примере, насколько выгодна доставка продуктов

Cosmopolitan
Платина и карбид молибдена помогли получить водород при 40 градусах Цельсия Платина и карбид молибдена помогли получить водород при 40 градусах Цельсия

Новый материал для катализа реакции получения водорода из воды и угарного газа

N+1
Внутренние революционеры с благими намерениями: почему протесты подтолкнули людей переходить на госслужбу Внутренние революционеры с благими намерениями: почему протесты подтолкнули людей переходить на госслужбу

Что за люди потянулись к госслужбе и чего они хотят на самом деле?

Forbes
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
Тут Русью пахнет Тут Русью пахнет

Отечественные дизайнеры все чаще находят источник вдохновения на родной почве

Vogue
В другом измерении В другом измерении

Как возникает «химия» любви, можно ли продлить это прекрасное чувство?

Добрые советы
Правила жизни Бенисио Дель Торо Правила жизни Бенисио Дель Торо

Правила жизни актера Бенисио Дель Торо

Esquire
Кругом обман: йогурт не так полезен, как кажется Кругом обман: йогурт не так полезен, как кажется

Рассказываем, стоит ли верить в мифы о пользе йогуртов

Cosmopolitan
«Аллен против Фэрроу» — документальный сериал об обвинениях в насилии в адрес режиссера. Можно ли ему верить — или пора «отменять» Вуди Аллена? «Аллен против Фэрроу» — документальный сериал об обвинениях в насилии в адрес режиссера. Можно ли ему верить — или пора «отменять» Вуди Аллена?

«Аллен против Фэрроу» — сериал о #metoo, абьюзе и исторической памяти

Esquire
Персона Персона

О необычных запросах клиентов и репутации русских александритов

Robb Report
Сестра таланта Сестра таланта

В весенне-летних коллекциях о себе решили напомнить почти забытые нами мини-юбки

Vogue
Термоядерный реактор: начало сборки Термоядерный реактор: начало сборки

Как российские ученые приняли участи в разработке реактора ИТЭР

Наука
Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию

О британской кухне в 70-е годы советский человек мог сказать только одно

СНОБ
Люди идут по свету? Люди идут по свету?

Свобода передвижения: так ли уж человечество добивалось этой привилегии?

Вокруг света
Блефаропластика: открываем глаза на хирургию век — фотографии до и после Блефаропластика: открываем глаза на хирургию век — фотографии до и после

Блефаропластика – операция, которая действительно может творить чудеса с глазами

Cosmopolitan
Как прошла женская акция солидарности и протеста в Москве Как прошла женская акция солидарности и протеста в Москве

Репортаж с акции «Цепь солидарности и любви» в поддержку женщин-политзаключенных

СНОБ
Пикап по-самурайски. Как знакомиться с девушками в японских ресторанах Пикап по-самурайски. Как знакомиться с девушками в японских ресторанах

Почему нужно знакомиться с девушкой в японском ресторане?

Maxim
8 звезд, у которых неидеальные стопы. Но они вообще не комплексуют! 8 звезд, у которых неидеальные стопы. Но они вообще не комплексуют!

Если ты переживаешь из-за своей внешности, бери пример с голливудских богинь

Cosmopolitan
Читаем свои руки: что такое хиромантия и как ее использовать в личных целях Читаем свои руки: что такое хиромантия и как ее использовать в личных целях

О чем нам могут рассказать наши ладони?

Cosmopolitan
7 обычных продуктов, которые смертельно опасны, если их съесть слишком много 7 обычных продуктов, которые смертельно опасны, если их съесть слишком много

Ты наверняка и не подозревал, что в твоем кухонном шкафу есть яды!

Maxim
Совсем не скучно: документальные фильмы про маньяков Совсем не скучно: документальные фильмы про маньяков

Документальные фильмы, рассказывающие о чудовищных преступлениях

Cosmopolitan
Сексуальность и сексапильность. В чем разница? Сексуальность и сексапильность. В чем разница?

Когда мы говорим «она/он выглядит очень сексуально», что мы имеем в виду?

СНОБ
Химики проследили за озоном в жилом доме Химики проследили за озоном в жилом доме

Большой вклад в химию озона в доме вносят кожные жиры людей

N+1
История одного здания: Дом Зингера в Петербурге История одного здания: Дом Зингера в Петербурге

Дом Зингера — одно из самых узнаваемых зданий на Невском проспекте

Культура.РФ
Качотта, улитки и антикварная мебель: la vie est belle в деревне Бёхово Качотта, улитки и антикварная мебель: la vie est belle в деревне Бёхово

Бёхово — особенное место; и люди там живут под стать ему

Seasons of life
Оптическая томография поможет выявить поддельный паспорт Оптическая томография поможет выявить поддельный паспорт

Быстрый, недорогой и чувствительный метод обнаружения подделок

N+1
Открыть в приложении