Представьте мощь Большого адронного коллайдера, упакованную в размер одной молекулы. Звучит как фантастика, но именно это и сделали, как сообщает американский международный источник popularmechanics.com, в Массачусетском технологическом институте (MIT). Работа ученых из MIT меняет представление о том, какие инструменты нужны для изучения квантового мира.
Американские ученые взяли молекулу монофторида радия и поместили ее в вакуумную камеру. Воздействуя на нее лазерами, они зафиксировали крошечные изменения в энергии электронов атома радия. Ключевым моментом стало наблюдение, когда эти электроны на мгновение проникли прямо в ядро. По сути, сама молекула сгенерировала электрическое поле колоссальной силы, сыграв роль ускорителя.
При этом атом радия — не идеальный шарик. Его уникальная грушевидная форма критически важна для эксперимента. Такая асимметрия многократно усиливает чувствительность к нарушениям фундаментальных симметрий. Физики ищут эти нарушения, чтобы понять величайшую загадку: почему наша Вселенная состоит из материи, а не из чистой энергии. Согласно теориям, после Большого взрыва материя и антиматерия должны были уничтожить друг друга. Этого не случилось, и ученые до сих пор не знают точной причины.
Новый метод позволяет буквально заглянуть внутрь ядра. Электроны, побывавшие в нем, несут информацию о его магнитном распределении. Один из авторов работы, Рональд Гарсия Руис (Ronald Fernando Garcia Ruiz), сравнил это с измерением электрического поля батареи изнутри, а не снаружи. Пока эксперименты проводили на хаотично ориентированных горячих молекулах. Следующий шаг — их охлаждение для полного контроля и точного картирования ядерной структуры. Это прямой путь к поиску ответов на уровне субатомных частиц.
Новый метод дает физикам возможность изучать ядро радия напрямую. Электроны, проникая внутрь и возвращаясь назад, приносят с собой данные о его магнитном распределении. Рональд Гарсия Руис (Ronald Fernando Garcia Ruiz), один из авторов исследования, пояснил суть метода простой аналогией: раньше они могли судить о свойствах ядра лишь по внешним проявлениям, а теперь — будто измерили поле батареи изнутри. Пока что работу проводили с разогретыми молекулами, которые ориентировались в пространстве хаотично. Теперь команда из MIT планирует перейти к охлажденным молекулам монофторида радия. Холод позволит выстроить их в строгом порядке, а это необходимое условие для того, чтобы с высокой точностью определить, где именно в ядре находится электрический дипольный момент — та самая «грушевидность», которая может указать на нарушения ключевых физических симметрий.
