Физики из Массачусетского технологического института разработали новый способ изучения ядра атома, используя электроны самого атома как «посланников» внутри молекулы.
В молекуле монофторида радия ученые измеряли энергию электронов, вращающихся вокруг атома радия, соединенного с атомом фтора. Внутри молекулы электроны удерживаются так, что на короткое время могут проникать в ядро, словно в миниатюрном коллайдере частиц. При этом их энергия немного меняется, и этот сдвиг позволяет определить внутреннюю структуру ядра — распределение протонов и нейтронов, которые действуют как маленькие магниты.
Обычно изучение ядер проводится на огромных ускорителях, где пучки электронов разгоняются до огромных скоростей для столкновений с ядрами. Новый молекулярный метод предлагает настольную альтернативу, когда молекула сама создает условия для взаимодействия электронов с ядром.
Эксперименты требуют высокой точности. Измеряемый сдвиг энергии составляет всего одну миллионную часть энергии фотона. Но даже это позволяет получить сведения о магнитном распределении внутри ядра. Метод дает возможность впервые создавать детальные карты распределения сил в ядре и исследовать нарушения фундаментальных симметрий, которые могут объяснить, почему во Вселенной преобладает материя, а антиматерии почти нет.
Особенность радия в том, что его ядро не сферическое, а грушевидное. Такая асимметрия усиливает чувствительность атома к нарушениям фундаментальной симметрии. Радиоактивный радий с коротким временем жизни доступен в малых количествах, поэтому ученые использовали молекулы для сдерживания и усиления поведения электронов, создавая условия, недоступные обычными лабораторными методами.
Сначала исследователи создали молекулы монофторида радия, затем охладили их и направили через вакуумные камеры с лазерами. Это позволило точно измерить энергию электронов. Они обнаружили, что электроны имели небольшую, но заметную разницу в энергии, что свидетельствовало о кратковременном взаимодействии с ядром.
Таким образом у ученых теперь есть доказательство того, что можно получать данные изнутри ядра. Это как измерить электрическое поле батарейки не снаружи, а внутри.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что физики создали самый маленький пиксель в мире.
