麻省理工學院新方法：利用電子作"信使"探測原子核內部

研究團隊將分子內部環境用作一種微觀粒子對撞機。

科學家們開發出一種新方法，可用于探測原子核內部。該方法由麻省理工學院的研究人員開發，利用原子自身的電子在分子內充當"信使"，以幫助探測原子核內部。

"我們的研究結果為后續旨在測量核層級基本對稱性破缺的研究奠定了基礎，"該研究的合著者、麻省理工學院托馬斯·A·弗蘭克物理學副教授羅納德·費爾南多·加西亞·魯伊斯說。

"這可能為現代物理學中一些最緊迫的問題提供答案。"

探測原子核內部

研究團隊還指出，通常探測原子核內部的實驗需要借助長達數公里的大型設施，這些設施能將電子束加速到足夠高的速度，以撞擊并分裂原子核。

該團隊新的基于分子的方法，提供了一種可直接在桌面上探測原子核內部的替代方案。利用這種新方法，物理學家精確測量了在一個與氟原子配對形成氟化鐳分子的鐳原子周圍高速運動的電子的能量。

研究團隊將分子內部環境用作一種微觀粒子對撞機，這種環境約束了鐳原子的電子，并促使它們短暫地穿透原子核。

在氟化鐳分子中，研究團隊測量了鐳原子電子在分子內部彈跳時的能量。

測量核磁分布的新方法

研究團隊識別出了一個微小的能量偏移，并確定這必然是電子短暫穿透了鐳原子核并與其內部物質相互作用所致。根據麻省理工學院的研究，當電子反彈出來時，它們保留了這種能量偏移，提供了一個可以被分析以感知原子核內部結構的核"信息"。

這種新方法為測量核"磁分布"提供了一種新途徑。在原子核中，每個質子和中子都像一個小磁鐵，它們根據原子核內質子和中子的分布方式以不同形式排列。根據一份新聞稿，該團隊計劃應用他們的方法，首次精確繪制鐳原子核的這一特性。

他們的發現可能有助于回答宇宙學中最大的謎團之一：為什么我們觀測到的宇宙中物質遠多于反物質？

精密激光光譜測量

這項研究發表在《科學》雜志上，揭示了放射性氟化鐳分子（225Ra19F）結構的精密激光光譜測量和理論計算結果。

研究團隊強調，該研究結果能夠揭示短程電子-核相互作用的精細細節，表明這種分子對鐳原子核內磁化強度分布（目前這是一個約束較差的核特性）具有高度敏感性。

研究人員在研究中表示："這些結果直接且嚴格地檢驗了核體積內電子波函數的描述，突出了這些分子在研究亞原子現象方面的適用性。"

"據預測，鐳原子核是這種對稱性破缺的放大器，因為它的原子核在電荷和質量上是不對稱的，這是相當不尋常的，"加西亞·魯伊斯說，他的團隊一直專注于開發探測鐳原子核以尋找基本對稱性破缺跡象的方法。

研究團隊還強調，窺視鐳原子核內部以研究基本對稱性是一項極其棘手的任務。

"鐳具有天然放射性，壽命很短，而且我們目前只能生產極微量的氟化鐳分子，"該研究的主要作者、麻省理工學院前博士后沙恩·威爾金斯說。"因此，我們需要極其靈敏的技術來測量它們。"

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