• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26.10.2025, 11:34
Evgenia Vavilova
1,6 тыс

Физики исследовали ядро радия ускорителем из одной молекулы

❋ 4.4

Физики нашли способ использовать собственные электроны радия для считывания информации о ядре атома. Соединение радиоактивного элемента с фтором позволило электронам ненадолго проникать в ядро.

В центре: грушевидное ядро радия из протонов и нейтронов. Оно окружено облаком электронов (желтая область). Отдельный электрон, желтая частица со стрелкой, может с некоторой вероятностью оказаться внутри ядра. На фоне — круглое ядро фтора, образующую с радием единую молекулу © Авторы статьи / Massachusetts Institute of Technology
В центре: грушевидное ядро радия из протонов и нейтронов. Оно окружено облаком электронов (желтая область). Отдельный электрон, желтая частица со стрелкой, может с некоторой вероятностью оказаться внутри ядра. На фоне — круглое ядро фтора, образующую с радием единую молекулу © Авторы статьи / Massachusetts Institute of Technology

Лучшая из существующих у человечества на сегодняшний день теория для описания реальности — Стандартная модель. В ее рамках в момент возникновения Вселенной должно было существовать почти равное количество материи и антиматерии. Однако подавляющее большинство нашей измеримой и наблюдаемой реальности составляет материя. 

Ученые считают, что это несовпадение теории и практики могут объяснить еще не найденные источники нарушения фундаментальных симметрий. Симметрии в этом смысле — представления о том, что законы физики работают одинаково при изменениях системы. Симметриями объясняются сохранение энергии, импульса и заряда. 

Нарушения симметрии ученые надеются обнаружить в сложных ядрах атомов. Для поисков выбрали радий — законами физики его ядру предписано быть грушевидной формы, а не симметричным шаром. Оно должно быть асимметрично и по заряду, и по массе. Исследователи считают, что такая форма значительно увеличивает шансы на наблюдение нарушения фундаментальных симметрий.

Но заглянуть внутрь радия сложно, радиоактивные ядра относительно быстро распадаются. Более того, обычно эксперименты по исследованию атомных ядер требуют гигантских коллайдеров, способных разгонять частицы до высоких энергий и сталкивать их под наблюдением множества датчиков. 

Международная группа физиков нашла способ стабилизировать радий и избежать использования коллайдеров. Они соединили радиоактивный радий-225 фтором и использовали свойства созданной молекулы для точного управления электронами. Исследователи обнаружили, что в такой молекуле электроны эффективно «сжимаются», что увеличивает вероятность и кратковременного проникновения в ядро атома. Собственные отрицательно заряженные частицы стали диагностическим инструментом ученых. Работа опубликована в журнале Science.

«Когда вы помещаете этот радиоактивный атом внутрь молекулы, влияющее на электроны внутреннее электрическое поле оказывается на порядки превышающим те, которые мы можем создать в лаборатории. В некотором смысле молекула действует как коллайдер и дает нам больше шансов исследовать ядро радия», — объяснил соавтор работы Сильвиу-Мариан Удреску (Silviu-Marian Udrescu).

Молекулы фторида радия ученые зафиксировали и охладили, а потом провели через систему вакуумных камер. В них с помощью лазеров физики с высокой точностью измерили энергии электронов каждой молекулы. Ученые надеялись, что электроны на короткое время проникнут в ядро радия и провзаимодействуют с его содержимым. 

По результатам измерений физики обнаружили, что энергия электронов действительно отличалась от теоретических расчетов для случая без проникновения в ядро. Вернувшиеся из ядра электроны сохранили энергетический сдвиг. Он оказался крайне мал — одна миллионная от энергии лазерного фотона— но физики называют это однозначным доказательством взаимодействия электронов молекулы с протонами и нейтронами внутри ядра радия. Такое ядерное «сообщение» можно проанализировать для определения внутренней структуры атомного ядра. 

Теперь у физиков есть доказательство возможности производить измерения короткоживущего ядра без его разрушения. Авторы статьи планируют применить новую методику для создания карт распределения сил внутри атомного ядра и поиска нарушений фундаментальных симметрий.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Evgenia Vavilova
Пишет в основном о физике и химии, любит нанотехнологии, шестиугольники и утконосов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
13 августа, 15:29
Татьяна Зайцева

Молодая женщина, возвращения которой из мертвых местное общество, по-видимому, сильно опасалось, имела скандинавские корни и поэтому могла считаться чужестранкой, предположили авторы нового исследования. Ученые также смогли установить много других интересных подробностей о жизни и смерти девушки.

12 августа, 20:52
Марк Чернов

Качественное дошкольное образование закладывает прочный фундамент успехов на долгие годы вперёд — вплоть до выпускного класса. Двадцатилетнее исследование показало, что дети, которые в возрасте четырех лет перед поступлением в школу посещали бесплатные государственные подготовительные классы, учатся существенно лучше сверстников, посещавших обычные детские сады с упором на простой присмотр или оставшихся на домашнем воспитании.

13 августа, 10:05
Сколтех

Международная исследовательская группа с участием профессора Центра инженерных систем и наук Сколтеха Александра Корсунского впервые в мире провела прямое измерение механических напряжений в зоне контакта между алмазным индентором и сложным наноструктурированным покрытием с разрешением менее 80 нанометров. Используя синхротронную рентгеновскую нанодифракцию на синхротроне ESRF в Гренобле, ученые показали, что многослойное покрытие из керамического ZrN с прослойками аморфного сплава ZrCu на 30% эффективнее рассеивает упругую энергию по сравнению с монолитным аналогом, предотвращая распространение трещин. Результаты дают инженерам прямые количественные критерии для проектирования защитных покрытий нового поколения.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

12 августа, 14:39
Илья Гриднев

Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.

11 августа, 12:44
МАИ

Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.

31 июля, 14:12
Андрей Серегин

Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.

9 августа, 19:34
Марк Чернов

Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.

19 июля, 20:09
Александр Березин

Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий