Размер ядра атом гелия-3 измерен с точностью до фемтометра

Международная группа ученых из Института Пауля Шеррера (PSI) измерила радиус ядра гелия-3 с рекордной точностью — 1,97007 фемтометра  (это квадриллионные доли метра). Результаты, опубликованные в Science, стали важной проверкой для теорий в ядерной и атомной физике.

Эксперимент провели на ускорителе протонов PSI, где создали мюонный гелий-3 — атом гелия, в котором электроны заменили на мюон. Эта частица в 200 раз тяжелее электрона и сильнее взаимодействует с ядром, что позволяет точнее измерить его зарядный радиус.

Раньше команда уже работала с мюонным водородом, дейтерием и гелием-4. Тогда их данные вызвали споры, но позже подтвердились. Сейчас расхождений с другими методами нет, но точность измерений PSI в 15 раз выше.

Ключевые элементы эксперимента:

Эти результаты — эталон для теоретических моделей, описывающих структуру ядер. Они также помогут проверить квантовую электродинамику (КЭД) в сложных системах и, возможно, выйти за рамки Стандартной модели.

Сейчас аналогичные эксперименты проводят в Амстердаме, Гархинге и Китае, а также в Цюрихе. Сам Антонгини готовит новые опыты — например, по измерению сверхтонкого расщепления в мюонных атомах.

Многие в ядерной физике ждут наших результатов, — говорит он.

Но для этого нужны более мощные лазеры — их как раз разрабатывают в PSI и ETH Zurich.

Такие эксперименты важны, поскольку:

Читать оригинал