Группа физиков представила принципиально новый способ исследования внутреннего строения атомных ядер. Для этого они использовали отдельную молекулу в качестве миниатюрного ускорителя частиц. Ранее для изучения атомного ядра требовалось применение масштабных многокилометровых коллайдеров, в которых электроны разгонялись до огромных скоростей для последующего столкновения с ядрами. В своей новой работе ученые предложили значительно более компактную альтернативу.
Исследователи задействовали молекулу монофторида радия, которая состоит из атомов радия и фтора, сообщается в журнале Science. Эту молекулу они смогли превратить в своего рода микроскопический коллайдер. В нем электроны самого атома радия исполняли роль «зондов», которые на короткое время проникали внутрь его собственного ядра. Это позволило с высокой точностью отследить энергии электронов в молекуле и выявить небольшой, но существенный энергетический сдвиг.
Данный сдвиг стал свидетельством того, что электроны действительно кратковременно проникали в ядро радия и вступали во взаимодействие с его содержимым. Этот метод открывает возможности для измерения магнитного распределения ядра, то есть того, каким образом расположение протонов и нейтронов оказывает влияние на его магнитные свойства. Несмотря на то что данное исследование является лишь первым этапом, ученые намерены применить эту технику для более пристального изучения ядра радия.
Полученные знания могут способствовать решению фундаментальных загадок физики, например, почему во Вселенной наблюдается значительное преобладание материи над антиматерией. Радий рассматривается как особенно перспективный объект для подобных поисков благодаря уникальной грушевидной форме его ядра. В отличие от сферических ядер большинства элементов, асимметричная структура ядра радия способна усиливать проявления нарушений фундаментальных симметрий, что, возможно, скрывает ключ к разгадке исчезновения антиматерии.
Несмотря на сложности, связанные с работой с радиоактивным радием, имеющим короткое время жизни и производимым в крайне малых количествах, чувствительность нового метода позволяет проводить необходимые измерения. Ученые пояснили, что молекула создает для электронов атома радия чрезвычайно мощное внутреннее электрическое поле, функционируя как гигантский ускоритель частиц и существенно повышая шансы на изучение ядра. Исследователи подтвердили, что могут «заглянуть» внутрь атомного ядра, открывая путь к поиску ответов на одни из самых актуальных вопросов современной физики.