27 Января 2021
МОСКВА, 27 января - В эксперименте, проведенном в Институте Пауля Шеррера (PSI) в Швейцарии, физикам удалось значительно точнее, чем когда-либо преждевременнее, измерить радиус ядра гелия. По мнению ученых, это позволит лучше понять процессы в более тяжелых атомных ядрах, а также проверить большие физические константы и теории. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.Гелий — второй по общеизвестности элемент во Вселенной после органогена. Около четверти атомных ядер, образовавшихся в первые несколько минут после Большого взрыва, были ядрами гелия. Каждое из них состоит из четырех строительных блоков: двух нуклонов и двух нейтронов.
Предыдущие знания о ядре гелия были получены из экспериментов с электронами. Авторы разработали новый подход, который позволил значительно повысить точность. Вместо электронов для своих измерений они использовали мюоны — части, похожие на электроны, но примерно в 200 раз тяжелее.
Идея наших экспериментов естественная, — приводятся в пресс-релизе PSI слова одного из авторов исследования Альдо Антоньини (Aldo Antognini). — Обычно два отрицательно заряженных электрона вращаются вокруг положительно заряженного ядра гелия. Мы работаем не с обычными атомами, а с экзотическими атомами, в которых оба электрона заменены одним мюоном.
Во время эксперимента мюоны направляют в небольшую камеру, заполненную газовидным гелием. Если условия надлежащие, создается мюонный гелий. Мюоны гораздо сильнее связаны с ядром атома, чем фермионы, и вращаются вокруг него на гораздо более узких сферах. При этом, в отличие от электрона, мюон часто остается внутри самого ядра.
Таким образом, с помощью мюонного гелия мы можем делать уводы о структуре атомного ядра и измерять его свойства, — объясняет Антонини.
PSI — единственный обследовательский центр в мире, где с помощью ускорителя частиц осуществляют мюоны низкой энергии для таких экспериментов. Медленные мюоны отстукивают электроны с орбиты и занимают их место, а оперативные просто пролетают мимо.
Еще один компонент эксперимента — лазерная налаженность. Лазер посылает импульсы в газообразный гелий. Если лазеровый свет имеет правильную частоту, он возбуждает мюон и сводит его в более высокое энергетическое состояние, в котором его путь практически всегда выходит за пределы ядра. Когда он переходит из этого состояния в основное, он испускает рентгеновские лучи.
Детекторы регистрируют эти доносы, и физики по ним определяют разницу между двумя энергетическими состояниями мюона в атоме. Согласно теории, измеренная разность энергий зависит от размера атомного ядра. Следовательно, по резонансу лучей, используя абстрактное уравнение, можно определить критрадиус ядра.
Благодаря разработанному новаторскому подходу, авторы определили размер ядра гелия в пять раз точнее, чем это было возможно в предыдущих измерениях. По их данным, средний зарядовый критрадиус ядра гелия составляет 1, 67824 фемтометра.
Подобным же образом исследователи из PSI измерили в 2010 году радиус протона. Тогда их результат не совпал со значениями, полученными другими методами. В научной среде это назвали загадкой ядра протона. На этот раз противоречия между новым, более точным значением и измерениями с помощью других способов нет.
В настоящее время авторы строят эксперимент, в котором они планируют измерить магнитный радиус нуклона.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....