|
Создали ускоритель частиц размером в одну молекулу
|
|
|
|
Часто в физике, если вы хотите исследовать очень малое, вам нужно создать что-то очень большое. Самый известный пример — Большой адронный коллайдер — представляет собой туннель длиной 17 миль, построенный специально для исследования субатомного мира. Однако новое исследование, проведенное учеными Массачусетского технологического института, показывает, что для изучения некоторых из самых фундаментальных тайн Вселенной не всегда нужны огромные мегамашины.
|
|
|
|
В этом новом исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Science, ученые точно измерили энергию электронов в атоме радия, когда они соединяются с атомом фтора, образуя молекулу монофторида радия, которая действует как собственный ускоритель частиц размером с атом. Команда также отметила небольшое изменение энергетических уровней электронов, подтверждающее, что эти электроны на короткое время проникли в ядро атома радия, и предоставляющее невероятную возможность впервые точно составить карту радия.
|
|
|
|
“Когда вы помещаете этот радиоактивный атом внутрь молекулы, внутреннее электрическое поле, которое испытывают его электроны, на порядки больше по сравнению с полями, которые мы можем создать и применить в лаборатории”, - сказал Сильвиу-Мариан Удреску, соавтор исследования и аспирант Массачусетского технологического института. заявление для прессы. “В некотором смысле, молекула действует как гигантский коллайдер частиц и дает нам больше шансов исследовать ядро радия”.
|
|
|
|
|
|
|
Использование радия в этом эксперименте чрезвычайно важно, поскольку асимметричная конфигурация атома, которую большинство физиков называют “грушевидной”, была одной из причин, по которой весь этот процесс стал возможен. По мнению физиков, атомы грушевидной формы значительно улучшают нашу способность выявлять нарушения симметрии по времени (T) и зарядовой четности (CP), которые выходят за рамки стандартной модели.
|
|
|
|
В этой хорошо зарекомендовавшей себя модели атомам запрещено иметь постоянный электрический дипольный момент (ЭДМ) — измерение двух равных и противоположных зарядов, разделенных небольшим расстоянием, — но предыдущие оценки показывают, что ЭДМ-сигнатура может быть усилена почти в 1000 раз в атоме грушевидной формы благодаря его асимметричному расположению. заряд и масса.
|
|
|
|
Изучение этих нарушений симметрии напрямую влияет на продолжающийся поиск физиками ответа (или нескольких ответов) на запутанный вопрос об асимметрии вещества и антивещества. Проще говоря, в ранние моменты Большого взрыва Стандартная модель предполагает, что материя и антивещество должны были аннигилировать друг с другом, оставив только чистую энергию. Конечно, этого не произошло (вы, по сути, являетесь живым доказательством), и тот факт, что этого не произошло, остается одной из величайших загадок науки.
|
|
|
|
В этом исследовании исследователи измерили энергетический сдвиг электронов, когда они покидали ядро радия, неся ядерное “послание”, которое могло бы раскрыть информацию о внутренней структуре атома. Этот метод предлагает ученым новый способ составить карту “магнитного распределения” атома — важный шаг в изучении более глубоких тайн асимметрии вещества и антивещества.
|
|
|
|
“Наши результаты закладывают основу для последующих исследований, направленных на измерение нарушений фундаментальных симметрий на ядерном уровне”, - сказал Рональд Фернандо Гарсия Руис, соавтор исследования из Массачусетского технологического института, в заявлении для прессы. “Это может дать ответы на некоторые из самых актуальных вопросов современной физики”.
|
|
|
|
До сих пор Гарсия Руис и его команда изучали только случайную ориентацию этих атомов при высокой температуре. Однако в ходе будущего исследования молекулы монофторида радия будут охлаждены, чтобы контролировать их ориентацию, и ученые смогут точно отобразить их внутреннюю структуру.
|
|
|
|
“Теперь у нас есть доказательство того, что мы можем взять пробы внутри ядра”, - сказал Гарсия Руис в заявлении для прессы. “Это похоже на возможность измерить электрическое поле батареи. Люди могут измерить его поле снаружи, но провести измерения внутри батареи гораздо сложнее. И это то, что мы можем сделать сейчас”.
|
|
|
|
Источник
|
