Izrāviens kodolpētniecībā: Muoniskais hēlijs-3 atklāj noslēpumus!

Izrāviens kodolpētniecībā: Muoniskais hēlijs-3 atklāj noslēpumus!

Pētnieku grupa, kuru vadīja profesors Dr. Rendolfs Pols no Maincas Johannesa Gūtenberga universitātes, ir panākusi nozīmīgu izrāvienu atomu kodolu pamatīpašību mērīšanā. Eksperimentos, kas tika veikti Pola Šerera institūtā Šveicē, zinātniekiem izdevās izmērīt muoniskā hēlija-3 lādiņa rādiusu ar nepieredzētu precizitāti. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti 2025. gada 23. maijā slavenajā žurnālā Science ziņo uni-mainz.de.

Myoic hēlijs-3, kas sastāv no diviem protoniem un neitrona, būtiski atšķiras no parastā hēlija, jo elektronu aizstāj ar mionu. Šis mūons ir aptuveni 200 reižu smagāks par elektronu un ļauj precīzāk izmērīt kodola struktūru, jo tā lielā masa palielina viļņu funkcijas pārklāšanos ar kodolu. No jauna noteikta muoniskā hēlija-3 lādiņa rādiusa vērtība ir 1,97007 ± 0,00097 femtometri, padarot to piecpadsmit reizes precīzāku nekā iepriekšējie mērījumi, informēja. arxiv.org.

Precīzi mērījumi un to nozīme

Pētījumi lādiņa rādiusa noteikšanai ir ļoti svarīgi, jo precīzas atomu kodolu vērtības ir būtiskas dabas fundamentālo konstantu noteikšanai un jaunu fizikālu parādību meklēšanai. Rezultāti liecina par labu atbilstību starp muoniskā hēlija-3 mērījumiem un iepriekšējiem rezultātiem, kas iegūti parastajam hēlijam Amsterdamā. Precīzi tika noteiktas arī hēlija-3 un hēlija-4 lādiņu rādiusu atšķirības, kas liecina par metodikas augsto precizitāti.

Komanda, kurā ietilpst zinātnieki prof. Dr. Sonia Bacca, prof. Dr. Marc Vanderhaeghen un Dr. Franziska Hagelstein, ir pierādījuši ciešu sadarbību PRISMA+ izcilības klasterī, apvienojot teorētiskos aprēķinus un eksperimentālos datus. Nākotnes plānos ietilpst atomu kodolu izpēte no litija līdz neonam, izmantojot jauna veida rentgena detektorus, lai iegūtu vēl precīzākus rezultātus.

Salīdzinājums ar citu pētījumu rezultātiem

Jaunais hēlija-3 lādiņa rādiusa mērījums notiek saistībā ar aktīviem atomu kodolu struktūras pētījumiem. Jo īpaši lāzera spektroskopija ir izrādījusies vērtīgs instruments ne tikai ūdeņraža, bet arī deitērija un citu hēlija izotopu iegūšanai. Tas attiecas arī uz mioniskā deitērija un mioniskā hēlija-4 mērījumiem, kuru dati pašlaik tiek analizēti, piemēram, mpg.de ziņo.

Jaunā hēlija-3 lādiņa rādiusa precizitātei ir arī svarīga loma etalona vērtēšanā, kas ir svarīga teorijām ar dažiem nukleoniem. Jo īpaši šo mērījumu apvienošana ar iepriekšējo darbu pie hēlija-4 un citu vieglo kodolu struktūras būs izšķiroša, lai turpinātu pilnveidot fiziskos modeļus.