Физики впервые измерили радиус ядра атома гелия с невероятной точностью. Новые данные позволят объяснить недавно открытые аномалии в размерах протона, а также подтвердить или опровергнуть Стандартную модель — теорию, которая описывает взаимодействия всех известных науке элементарных частиц.
Одна из загадок физики элементарных частиц состоит в том, что разные способы измерения размера протона дают различающиеся результаты — 0,897 и 0,841 фемтометра. Первое значение соответствует Стандартной модели, а второе — нет, пишет Nature.
Чтобы понять, чем вызвана аномалия, швейцарские ученые измерили диаметр альфа-частицы — ядра атома гелия, лишенного всех электронов. Для этого атома гелия соединяют с мюонами — частицами в двести раз тяжелее электрона.
Подсвечивая мюоны лазерными импульсами, физики наблюдали, как эти частицы переходили на новые энергетические уровни и впоследствии возвращались назад, испуская частицы света. Измеряя свойства этих фотонов, ученые могут определить размеры самого атома.
Оказалось, что диаметр ядра атома гелия составляет 1,67824 фемтометра — эта единица в квадриллион раз меньше метра. Результат совпадает с результатами других измерений размеров ядра гелия и теоретическими предсказаниями.
Измерения подтверждают, что в реальности радиус протона ближе к меньшему значению, а второй показатель, который противоречит Стандартной модели, мог возникнуть из-за неверных значений некоторых фундаментальных констант.
