Електрони замість зонда. Вперше в історії фізики вдалося заглянути в глибини радіоактивної молекули.

Новий експеримент вперше виявив явище, зване ефектом Бора-Вайскопфа, у грушоподібному ядрі молекули радію.

Вчені-фізики вперше дослідили унікальну молекулу, щоб з'ясувати, яким чином магнетизм розподіляється в структурі радіоактивного ядра.

Дослідження радіоактивних ядер є ключовим аспектом вивчення природних законів. Це зокрема важливо, оскільки дозволяє краще зрозуміти, як розподілена матерія та наскільки основні фізичні закони зберігають свою справедливість в різних умовах. Відомо, що на ядерні процеси можуть впливати навіть незначні порушення, такі як нерівномірність розташування протонів і нейтронів. За словами Сільвіу-Маріана Удреску, фізика з Массачусетського технологічного інституту та одного з авторів нового дослідження, виявлення цих малих зсувів може призвести до відкриття нових фізичних законів, які перевершують межі Стандартної моделі.

У науковій статті, опублікованій у журналі Science, команда дослідників із ЦЕРН та Массачусетського технологічного інституту зосередила свою увагу на короткоживучій радіоактивній молекулі монофториду радію (RaF) для аналізу її енергетичного спектру. Несподівано вони виявили магнітний розподіл в одному з ядер. Це явище, відоме як ефект Бора-Вайскопфа, раніше не фіксувалося в молекулярних структурах.

Молекула RaF2 утворена з двох атомів: радію та фтору. Кожен з цих атомів містить своє власне ядро. Ядро радію має характеристику, відому як "октупольна деформація".

"Можна уявити, що ядро має форму груші або авокадо," -- повідомив Шейн Вілкінс, фізик з Массачусетського технологічного інституту та провідний автор дослідження, в інтерв'ю для Live Science. Завдяки своїй асиметричній формі RaF ідеально підходить для виявлення нерівномірностей у розподілі частинок, які шукала дослідницька команда. "Це дуже рідкісна характеристика," -- зауважив Удреску. -- "Вона спостерігається лише у кількох атомних ядрах на Землі, і всі ці ядра з грушоподібною формою є радіоактивними."

Ця властивість ускладнює вивчення таких ядер, оскільки ці ізотопи нестабільні і живуть недовго. Вони розпадаються приблизно за 15 днів і можуть зникнути до того, як дослідники встигнуть провести необхідні вимірювання. "Ми можемо виробляти їх лише в дуже малих кількостях", -- сказав Вілкінс.

Ефект Бора-Вайскопфа спостерігається в окремих атомах, де електрони взаємодіють з одним ядром. Проте виявлення цього ефекту всередині молекул є більш складним завданням. Це зумовлено постійним рухом електронів між двома ядрами, що може розмивати магнітні сигнали і ускладнювати їх реєстрацію. У молекулі RaF атом фтору має простішу структуру, що дозволяє науковцям зосередитися на магнітних характеристиках важчого ядра радію, яке складніше для дослідження.