Ученые измерили максимально точно радиус ядра гелия
Ученые-физики значительно точнее измерили радиус ядра гелия в эксперименте, проведенном в Институте Пауля Шеррера (PSI) в Швейцарии. Эти результаты исследования 27 января опубликованы в журнале Nature.
Данные результатов измерений, по мнению ученых, позволят лучше понять процессы в более тяжелых атомных ядрах, а также проверить фундаментальные физические константы и теории. Также, благодаря этому, они сузили до минимума количество возможных объяснений для недавно открытых аномалий в размерах протона.
Раньше знания о ядре гелия были получены из экспериментов с электронами. В этом исследовании физики для своих измерений использовали мюоны — частицы, похожие на электроны, но примерно в 200 раз тяжелее. Этот новый принцип измерений позволил значительно повысить точность.
Руководитель исследования, сотрудник Института Пола Шеррера (Швейцария) Франц Котман пояснил: «Ранее аномалии в размерах протона связывали с „новой физикой“ в поведении мюонов. Результаты нашей работы делают это предположение менее вероятным. Объяснения необычно малого радиуса этой частицы по-прежнему нет, но постепенно что-то начало проясняться».
Ученым необходимо максимально точно определять размеры и структуру всех элементарных частиц — протонов, электронов, нейтронов и других. Таким образом ученые проверяют справедливость Стандартной модели — теории, которая описывает большую часть взаимодействий всех известных науке элементарных частиц, — а также отклонений от нее.
Физики столкнулись с неразрешимой пока проблемой, что разные способы измерения размера протона дают различающиеся результаты — 0,897 и 0,841 фемтометра (эта единица в квадриллион раз меньше метра). Причем первое значение соответствует Стандартной модели, а второе — нет.
Ради поиска точных методов измерения физики продолжают проводить аналогичные эксперименты в надежде понять, какая из двух оценок ближе к истине. В частности, физики измеряют диаметр альфа-частицы — ядра атома гелия, лишенного всех электронов.
Напомним, гелий — второй по распространенности элемент во Вселенной после водорода. Около четверти атомных ядер, образовавшихся в первые несколько минут после Большого взрыва, были ядрами гелия. Каждое ядро гелия состоит из четырех строительных блоков: двух протонов и двух нейтронов.
