Science: Фторид радия помог обнаружить влияние ядра на электронные уровни

Исследователи нашли способ изучать структуру атомных ядер, используя электроны внутри самого атома.

Для эксперимента они синтезировали молекулу фторида радия (RaF), созданную из изотопа радий‑225. В этой системе из‑за чрезвычайно сильного внутреннего электрического поля электронная плотность смещается к ядру, что повышает вероятность взаимодействия электронов с нуклонами. Работа опубликована в журнале Science.

Охлаждённые и стабилизированные молекулы RaF пропустили через серию вакуумных камер. С помощью лазерной спектроскопии было зафиксировано небольшое, но устойчивое смещение энергетических уровней электронов относительно модели без проникновения в ядро — величиной около 10⁻⁶ энергии лазерного фотона. Этот эффект учёные связали с взаимодействием электронов с протонами и нейтронами внутри ядра.

Для эксперимента выбран именно радий из‑за предполагаемой грушевидной формы его ядра, где сочетаются зарядовая и массовая асимметрии, что повышает чувствительность к возможным нарушениям фундаментальных симметрий. Разработанный метод позволяет исследовать короткоживущие радиоактивные ядра без разрушения образцов и без использования коллайдеров. В дальнейшем авторы намерены применить его для составления карт распределения сил в ядре и поиска источников нарушений симметрии, связанных с дисбалансом материи и антиматерии во Вселенной.