Вместо масштабных ускорителей частиц, длина которых достигает нескольких километров, исследователи смогли провести эксперимент на обычном лабораторном столе, поместив атом радия в молекулу фторида радия.
В своей новой работе группа из Массачусетского технологического института (MIT) точно измерила энергию электронов, которые вращаются вокруг атома радия в этой молекуле. Выяснилось, что молекулярная среда функционирует как миниатюрный ускоритель частиц: она сжимает электронные орбиты до такой степени, что некоторые электроны начинают временно проникать в ядро.
«Когда вы помещаете радиоактивный атом в молекулу, внутреннее электрическое поле, которое испытывают его электроны, значительно превышает поля, которые мы можем создать в лаборатории», — поясняет Сильвиу-Мариан Удреску, один из соавторов исследования. — «В некотором смысле молекула функционирует как огромный коллайдер частиц».
Физики выявили небольшое, но заметное изменение энергии электронов — примерно одну миллионную от энергии лазерного фотона, использованного для возбуждения молекул. Это минимальное отклонение стало подтверждением того, что электроны действительно проникали внутрь ядра и взаимодействовали с протонами и нейтронами.
«Это похоже на возможность измерить электрическое поле внутри батарейки», — объясняет 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 вызывает именно радий. В отличие от большинства ядер, имеющих почти сферическую форму, ядро радия асимметрично и напоминает грушу. Теоретики предполагают, что такая геометрия может усиливать сигналы нарушения фундаментальных симметрий природы — явления, которое может пролить свет на одну из величайших загадок космологии: почему в Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии.
Согласно современным представлениям, в ранней Вселенной должно было быть примерно 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 актуальных вопросов современной физики».
В будущем специалисты намерены 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.
Фото: hi-tech.mail.ru