Отдельную молекулу удалось превратить в миниатюрный ускоритель частиц

Фото из открытых источников

Физиками разработана принципиально новая методика изучения внутреннего строения атомных ядер, с использованием отдельной молекулы в качестве миниатюрного ускорителя частиц. О новом прорыве рассказало издание Science.

Традиционные технологии исследования атомного ядра требуют использования масштабных многокилометровых коллайдеров, призванных разгонять электроны до высоких скоростей для столкновения с ядрами. В новой работе специалистами была опробована гораздо более компактная альтернатива.

Она состояла в использовании молекулы монофторида радия, состоящей из атома радия и атома фтора. Таким образом она была превращена в своеобразный микроскопический коллайдер, в котором электроны атома радия играли роли «зондов», на краткое время проникая внутрь его же ядра.

Эта прорывная новация позволила с высокой точностью рассчитывать энергии электронов в молекуле и помогло выявить небольшой, но значимый энергетический сдвиг. Он говорил о том, что электроны реально ненадолго попадали в ядро радия и вступали во взаимодействие с его содержимым. Новый подход открывает возможность для точного измерения магнитного распределения ядра, то есть влияния расположения протонов и нейтронов на его магнитные свойства.

Подобные знания будут полезны для решения фундаментальных загадок физики, в частности, почему во Вселенной отмечается подавляющее преобладание материи над антиматерией. Эксперты считают радий самым перспективным объектом для этих поисков, поскольку он обладает уникальной грушевидной формой ядра.

Ядра большинства элементов имеют сферическую форму, а асимметричная архитектура ядер радия усиливает проявления нарушений фундаментальных симметрий. По одной из гипотез, именно в этом феномене может крыться ключ к разгадке «исчезновения» антиматерии.

Работа с радиоактивным радием непроста: у него короткое время жизни, да и производится он в мизерных объёмах. Тем не менее, новый метод весьма чувствителен, что позволяет успешно проводить необходимые измерения.

Физики поясняют: молекула создает для электронов атома радия экстремально мощное внутреннее электрическое поле. Она функционирует как гигантский ускоритель частиц, серьёзно повышая шансы на детальное изучение ядра. Что поможет отыскать ответы на ряд самых насущных вопросов современной физики.