Ученые Массачусетского технологического института (MIT) изобрели способ использования молекулы монофторида радия в качестве миниатюрного ускорителя частиц для исследования субатомного мира. Этот метод позволяет изучать фундаментальные законы физики без необходимости строить гигантские сооружения типа Большого адронного коллайдера.
Карманный коллайдер вместо 27-километрового туннеля
Традиционно для исследования субатомных частиц и поиска ответов на вопросы о происхождении Вселенной ученые вынуждены использовать массивные установки. Самым известным примером является Большой адронный коллайдер – 27-километровый туннель, построенный для разгона частиц до невероятных скоростей. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science, доказывает, что для больших открытий не всегда нужны мегамашины.
Команда физиков обнаружила, что электроны в атоме радия (когда он соединен с атомом фтора) ведут себя особым образом. Они способны проникать в ядро атома, что позволяет ученым измерять энергетические сдвиги с чрезвычайной точностью.
«Когда вы помещаете этот радиоактивный атом внутрь молекулы, внутреннее электрическое поле, которое испытывают его электроны, становится на порядки больше по сравнению с полями, которые мы можем создать в лаборатории», – пояснил соавтор исследования Сильвиу-Мариан Удреску.
По его словам, молекула фактически действует как гигантский ускоритель частиц, давая уникальный шанс исследовать ядро радия изнутри.
«Грушевидная» форма и загадка Большого взрыва
Ключевым элементом эксперимента стал сам радий. Его ядро имеет специфическую асимметричную конфигурацию, которую физики описывают как «грушевидную». Такая форма значительно усиливает чувствительность атомов к нарушениям симметрии времени и заряда, выходящим за пределы Стандартной модели физики.
Это открытие имеет прямое отношение к одной из величайших загадок науки – асимметрии материи и антиматерии. Согласно теории Большого взрыва, материя и антиматерия должны были бы аннигилировать друг друга, оставив только чистую энергию. Однако Вселенная существует, что свидетельствует о нарушении этого баланса. Новый метод позволяет составить точную карту «магнитного распределения» атома, что может стать ключом к разгадке этого парадокса.
«Наши результаты закладывают основу для последующих исследований, направленных на измерение нарушений фундаментальных симметрий на ядерном уровне», – отметил соавтор исследования Рональд Фернандо Гарсия Руис.
Сейчас команда планирует следующий этап экспериментов: охлаждение молекул монофторида радия лазерами. Это позволит зафиксировать их ориентацию и составить еще более подробную карту их внутренней структуры, фактически «заглядывая» внутрь атомной батарейки, что ранее считалось невозможным.
Также рекомендуем прочитать:
