Лазерная линейка помогла впервые измерить нейтронное гало

Коллектив физиков смог впервые измерить радиус нейтронного гало изотопа бериллия-11. В пресс-релизе Университета Майнца ученые отмечают, что полученное значение не может быть объяснено с точки зрения классической физики. Полностью работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Большинство ядер элементов представляют собой достаточно компактные структуры с четкими границами. Ядра некоторых изотопов выбиваются из классической схемы. В качестве примера можно привести изотоп бериллия-11. Вокруг компактной внутренней части ядра бериллия-11, состоящей из четырех протонов и шести нейтронов, на достаточно большом удалении обращается нейтрон. Так как точную траекторию вращения нейтрона определить нельзя, говорят, что вокруг ядерного кора образуется нейтронное гало.

Измерение радиуса нейтронного гало является весьма непростой задачей. Экзотические ядра с нейтронными гало физики синтезируют искусственно, а их время жизни исчисляется обычно несколькими миллисекундами. Авторы данной работы решили воспользоваться технологией, разработанной 30 лет назад, добавив к ней метод гребенки оптических частот (ГОЧ). Метод ГОЧ заключается в измерении частот излучения при помощи "лазерной линейки". Зная точную частоту лазерных импульсов, покрывающих весь видимый спектр, ученые могут определить частоту излучения, например, другого лазера.

Ученые воспользовались разработанным ими методом, используя аппаратуру Европейского центра ядерных исследований (CERN) - той же организации, которая курирует проект Большого адронного коллайдера. Измерения показали, что средний радиус нейтронного гало бериллия-11 составляет 7 фемтометров (фемтометр - это 10^-15 метра). Для сравнения, радиус ядерного кора этого изотопа составляет 2,5 фемтометра.

Авторы исследования отмечают, что, согласно современным представлениям, сила взаимодействия между нейтроном и ядерным кором недостаточна для удержания нейтрона. Так называемые сильные взаимодействия, которые удерживают вместе составляющие ядро частицы, "работают" только до расстояния в 2-3 фемтометра. Впрочем, объяснить существование нейтронного гало можно с использованием принципов квантовой механики.