• 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
24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

24 июля, 12:05
Андрей Серегин

Сегодня на земле существует примерно 7500 языков, однако ученые давно подозревали, что в прошлом их было значительно больше. Международная группа лингвистов реконструировала историю языкового разнообразия за последние 12 тысяч лет и пришла к выводу, что человечество уже пережило «золотой век» языков, после которого их число начало быстро сокращаться.

24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

22 июля, 12:28
КАИ

Ученые КНИТУ-КАИ предложили усовершенствованную пресс-форму для компрессионной консолидации в вакууме композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью. Изобретение относится к области обработки материалов давлением при воздействии вакуума, в частности к устройствам с герметичной внутренней полостью для компрессионной консолидации термопластичных композиционных материалов.

9 июля, 13:06
Редакция Naked Science

Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.

1 июля, 11:54
Марк Чернов

Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.

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