Физики нашли способ заглянуть внутрь атомов
В своей новой работе команда из Массачусетского технологического института (MIT) точно измерила энергию электронов, вращающихся вокруг атома радия в этой молекуле. Оказалось, что молекулярная среда действует как миниатюрный ускоритель частиц: она сжимает электронные орбиты настолько, что некоторые электроны начинают кратковременно проникать внутрь ядра.
«Когда вы помещаете радиоактивный атом внутрь молекулы, внутреннее электрическое поле, которое испытывают его электроны, на порядки величины больше, чем поля, которые мы можем создать в лаборатории», — объясняет Сильвиу-Мариан Удреску, один из соавторов исследования. — «В некотором смысле молекула действует как гигантский коллайдер частиц».
Физики обнаружили небольшое, но измеримое изменение энергии электронов — примерно одну миллионную от энергии лазерного фотона, использованного для возбуждения молекул. Это крошечное отклонение стало доказательством того, что электроны действительно проникали внутрь ядра и взаимодействовали с протонами и нейтронами.
«Это как возможность измерить электрическое поле внутри батарейки», — поясняет Рональд Фернандо Гарсия Руис, профессор физики MIT. — «Люди могут измерить поле снаружи, но измерить его внутри гораздо сложнее. И теперь мы можем это делать».
Особый интерес представляет именно радий. В отличие от большинства ядер, имеющих почти сферическую форму, ядро радия асимметрично и напоминает грушу. Теоретики предсказывают, что такая геометрия может усиливать сигналы нарушения фундаментальных симметрий природы — явления, которое может объяснить одну из величайших загадок космологии: почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии.
Согласно современным представлениям, в ранней Вселенной должно было быть почти равное количество материи и антиматерии. Однако все, что мы наблюдаем сегодня, состоит из обычной материи. Этот дисбаланс противоречит Стандартной модели физики и требует поиска дополнительных источников нарушения симметрии.
«Наши результаты закладывают основу для последующих исследований, направленных на измерение нарушений фундаментальных симметрий на ядерном уровне», — говорит Гарсия Руис. — «Это может дать ответы на некоторые из самых насущных вопросов современной физики».
В будущем специалисты собираются использовать новую технику для картирования распределения сил внутри ядра и поиска нарушений фундаментальных симметрий природы, которые могли бы объяснить преобладание материи над антиматерией в нашей Вселенной.
