Институт Пауля Шерера
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:
- Медленные мюоны — PSI единственный в мире источник таких частиц в нужном количестве.
- Собственный лазер — срабатывает в момент пролета мюона и измеряет резонансную частоту перехода, что и дает данные о радиусе.
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:
- Проверяют фундаментальные теории (КЭД, квантовую хромодинамику) в экстремальных условиях.
- Уточняют модели ядер — например, как протоны и нейтроны распределяются в легких ядрах.
- Могут намекнуть на новую физику — если расхождения с теорией выйдут за пределы погрешностей.
Источник: Новости мира инноваций