Физики MIT нашли способ заглянуть внутрь атомов

Физики из Массачусетского технологического института разработали инновационный метод исследования внутренней структуры атомных ядер с использованием собственных электронов атома в качестве «посланников». В экспериментах с молекулой монофторида радия исследователи точно измерили энергию электронов, вращающихся вокруг атома радия, и обнаружили небольшое смещение энергии, свидетельствующее о том, что некоторые электроны кратковременно проникали в ядро и взаимодействовали с его содержимым. Этот метод заменяет традиционные километровые ускорители частиц компактной настольной установкой.

Ключевым аспектом метода является использование молекулярной среды как микроскопического аналога коллайдера частиц. При помещении радиоактивного атома радия в молекулу монофторида радия внутреннее электрическое поле, которое испытывают его электроны, становится на порядки больше по сравнению с полями, создаваемыми в лабораторных условиях. Это значительно увеличивает вероятность взаимодействия электронов с ядром. Измеренное смещение энергии составило всего около одной миллионной части энергии лазерного фотона, но этого оказалось достаточно для обнаружения взаимодействий электронов с протонами и нейтронами внутри ядра радия.

Это открытие открывает путь к измерению ядерного «магнитного распределения» и поиску нарушений фундаментальных симметрий природы. Асимметричная грушевидная форма ядра радия теоретически предсказана как усилитель нарушения симметрии, что может помочь объяснить одну из центральных загадок космологии — почему Вселенная содержит значительно больше материи, чем антиматерии. Исследователи планируют дальнейшие эксперименты с охлаждёнными молекулами для точного картирования содержимого ядер.