С помощью мюонов международная команда ученых измерила радиус атомного ядра гелия в пять раз точнее, чем когда-либо прежде. Результаты помогут проверить физические теории и еще точнее определить фундаментальные константы. Статья опубликована в журнале Nature.
Исследовательский коллектив под руководством ученых из Института Пауля Шеррера измерил средний зарядовый радиус ядра гелия, составивший 1,67824 фемтометра (10-15 м). Исследовательский центр с уcкорителем протонов HIPA — единственный в мире, где в достаточных для экспериментов количествах производят мюоны — отрицательно заряженные элементарные частицы с массой примерно в 200 раз превосходящей массу электрона. Ученые использовали эти частицы с низкими энергиями для создания нового метода измерений.
После водорода гелий — второй по распространенности элемент во Вселенной. Около четверти атомных ядер, образовавшихся в первые несколько минут после Большого взрыва, были ядрами гелия. Они состоят из двух протонов и двух нейтронов. Для фундаментальной физики крайне важно знать свойства этого ядра. Эта информация поможет лучше понять процессы, протекающие в других атомных ядрах.
«Идея наших экспериментов проста. Вокруг положительно заряженного ядра гелия вращаются два отрицательно заряженных электрона. Мы работали не с обычными атомами, а с теми, в которых оба электрона были заменены одним мюоном. Мюон гораздо сильнее связан с ядром, чем электрон, и располагается гораздо ближе. Таким образом, с помощью мюонного гелия мы смогли сделать выводы о структуре атомного ядра и измерять его свойства», — рассказывает соавтор исследования Альдо Антонини.
Радиус ядра гелия — важный критерий ядерной физики. Атомные ядра удерживаются вместе благодаря сильному взаимодействию, одной из четырех фундаментальных сил в физике. С помощью теории сильного взаимодействия физики пытаются предсказать атомные радиусы. Новое значение радиуса ядра гелия позволяет проверить эти предположения, а также протестировать новые теоретические модели.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
