Невероятное проникновение: как электроны стали шпионами в атомном ядре

Представьте, что вместо гигантского ускорителя частиц, занимающего целое здание, для изучения атомного ядра можно использовать нечто размером с молекулу. Физики из Массачусетского технологического института совершили именно это, превратив обычные электроны в крошечных шпионов, проникающих в самую защищенную область атома. Их метод открывает совершенно новый взгляд на ядерные силы, которые определяют саму природу нашей Вселенной.

Электроны-шпионы: что увидели внутри ядра

В основе открытия лежит изучение молекул монофторида радия. Исследователи заметили удивительное поведение электронов вокруг атома радия: на доли секунды они проникают внутрь атомного ядра и возвращаются обратно, принося ценнейшие данные о его структуре. Эти данные "считываются" по минимальным изменениям энергии электронов.

Невероятная точность: как поймать сигнал в миллион раз слабее фотона

Этот сдвиг настолько мал, что его можно сравнить с попыткой услышать, как падает перо в соседней комнате во время урагана. Он составляет лишь одну миллионную часть от энергии фотона. Однако современные лазерные технологии позволили уловить и эту ничтожную величину. Именно этот крошечный сигнал и стал ключом к составлению первой в своем роде карты магнитных сил, действующих внутри атомного ядра.

Настольная лаборатория: почему метод изменит правила игры

Раньше для таких исследований нужны были огромные ускорители, похожие на многокилометровые кольца. В них частицы разгоняли до невероятных скоростей и сталкивали друг с другом. Новый подход полностью меняет правила игры — его можно назвать «комнатным». Ученые просто создают особые молекулы, которые сами работают как миниатюрные научные лаборатории. Внутри них самих возникают условия, для создания которых раньше требовались гигантские сооружения.

Грушевидное ядро: в чем уникальность радия

Особая роль в этом эксперименте отведена радию. Его ядро имеет уникальную грушевидную форму, а не сферическую, как у многих других элементов. Эта природная асимметрия делает радий невероятно чувствительным инструментом для поиска нарушений фундаментальных симметрий. Ученые давно пытаются понять, почему после Большого взрыва во Вселенной образовалось больше материи, чем антиматерии. Изучение ядра радия через его же электроны может дать ключевой ключ к разгадке этой тайны.

Научная фантастика в реальности: как ставили эксперимент

Практическая реализация метода напоминает научную фантастику. Исследователи создавали молекулы монофторида радия, охлаждали их до сверхнизких температур и направляли через вакуумные камеры, где на них воздействовали точно настроенные лазеры. Это позволяло с высочайшей точностью измерить энергию тех самых электронов-шпионов. Обнаруженная разница в их энергии и стала неоспоримым доказательством того, что они побывали в самом сердце атома.

Открытая дверь в неизведанное: что ждет ядерную физику дальше

Проще говоря, у ученых появился принципиально новый способ заглянуть внутрь атомного ядра. Если раньше его изучали, условно, тряся снаружи закрытую коробку и прислушиваясь к тому, что гремит внутри, то теперь у них появилась возможность ненадолго заглянуть внутрь. Этот прорыв открывает путь к более детальному изучению сил, которые скрепляют нашу реальность, и, возможно, приблизит нас к ответу на вопрос, почему мы и всё, что нас окружает, вообще существует.

Читайте также:

• В Кыргызстане может появиться уникальный город. Почему проект вызывает споры
• Подо льдами Антарктиды скрывался древний гигант. Что рассказала гранитная плита возрастом 175 миллионов лет
• Обнаружен вход в легендарный маяк: что скрывают гранитные блоки со дна Александрии
• ИИ научили читать послания фараонов: как это изменит египтологию