Fizičari zaviruju u jezgru atoma novom metodom

Fizičari na američkom tehnološkom institutu MIT, razvili su novi način istraživanja unutrašnjosti atomske jezgre, koristeći vlastite elektrone atoma kao "glasnike" unutar molekule. 

U studiji objavljenoj u časopisu Science, fizičari su precizno izmjerili energiju elektrona koji kruže oko atoma radija koji je bio sparen s atomom fluorida kako bi stvorio molekulu radijevog monofluorida. Koristili su okruženja unutar molekula kao svojevrsni mikroskopski sudarač čestica, koji je sadržavao elektrone atoma radija i poticao ih da nakratko prodru u jezgru atoma.

Tipično, eksperimenti za ispitivanje unutrašnjosti atomskih jezgri uključuju masivne, kilometrima duge objekte koji ubrzavaju snopove elektrona do brzina dovoljno brzih da se sudare s jezgrama i razbiju ih. Nova metoda tima temeljena na molekulama nudi stolnu alternativu za izravno ispitivanje unutrašnjosti jezgre atoma.

Unutar molekula radijevog monofluorida, tim je mjerio energije elektrona atoma radija dok su se kretali unutar molekule. Uočili su blagi energetski pomak i utvrdili da su elektroni morali nakratko prodrijeti u jezgru atoma radija i stupiti u interakciju s njegovim sadržajem. Dok su se elektroni vraćali, zadržali su taj energetski pomak, pružajući nuklearnu "poruku" koja se mogla analizirati kako bi se osjetila unutarnja struktura jezgre atoma.

Tim je uhvatio i ohladio molekule te ih poslao kroz sustav vakuumskih komora, u koje su također poslali lasere koji su interagirali s molekulama. Na taj su način istraživači mogli precizno izmjeriti energije elektrona unutar svake molekule.

Kada su izračunali energije, otkrili su da elektroni imaju malo drugačiju energiju u usporedbi s onom koju fizičari očekuju ako ne prodru kroz jezgru. Iako je ovaj pomak energije bio malen, samo milijunti dio energije laserskog fotona korištenog za pobuđivanje molekula i dao je nedvosmislen dokaz da elektroni molekula međudjeluju s protonima i neutronima unutar jezgre radija.

Metoda tima nudi novi način mjerenja nuklearne „magnetske distribucije“. U jezgri, svaki proton i neutron djeluju poput malog magneta i različito se poravnavaju ovisno o tome kako su protoni i neutroni u jezgri raspoređeni. Tim planira primijeniti svoju metodu kako bi prvi put precizno mapirao ovo svojstvo radijeve jezgre.

Ono što otkriju moglo bi pomoći u odgovoru na jednu od najvećih misterija u kozmologiji: Zašto u svemiru vidimo puno više materije nego antimaterije?