Получены стабильные атомы пионного гелия

27.05.2020

После исследований, продолжавшихся почти восемь лет, группе ученых из института Квантовой оптики Макса Планка, Германия, впервые удалось получить стабильные и долгоживущие атомы экзотической материи, так называемого "пионного" гелия, атома гелия, в котором один из электронов был заменен субатомной частицей - пионом, находящимся в определенном квантовом состоянии. В таком виде пион может существовать в тысячу раз дольше, чем он существует в составе других видов материи, и это дает ученым возможность более тщательно изучить эту частицу, которая играет важную роль в деле обеспечения стабильности и распада ядер атомов, используя метод высокоточной лазерной спектроскопии.

Пионы относятся к семейству частиц, называемых мезонами. Именно мезоны несут ответственность за возникновение сильных взаимодействий между "стандартными блоками" атомных ядер, нейтронами и протонами. Протоны, обладающие одинаковым электрическим зарядом, отталкиваются друг от друга в обычных условиях, и лишь силы сильных ядерных взаимодействий способны связать и удержать их в пределах ядра атома. Мезоны, состоящие из двух кварков, существенно отличаются по структуре от протонов и нейтронов, которые состоят из трех кварков.

Возможность существования экзотических атомов "пионного" гелия была теоретически предсказана еще в 1964 году, но до последнего времени еще никому из ученых не удавалось получить такие атомы экспериментальным путем. И теперь, благодаря работе германских исследователей, у ученых всего мира появилась совершенно новая область для дальнейших исследований.

В течение восьми лет немецкие ученые пытались найти доказательства существования атомов "пионного" гелия. Для этого они использовали бак, заполненный охлажденным гелием, находящимся в жидком сверхтекучем состоянии. Основная сложность, которая повлекла за собой большую длительность экспериментов, заключалась в поиске длины волны лазерного света, при котором "получивший пинок" пион выбивает электрон из возбужденного атома гелия и занимает его место. Естественно, что такие атомы существуют какое-то время и распадаются, и именно эти "обломки" атомов стали доказательством существования экзотических атомов "пионного" гелия.

Ученые-теоретики, несмотря на массу исследований в данном направлении, так и не смогли просчитать длину волны света, при воздействии которого атомы гелия перейдут в одно из стабильных возбужденных состояний, а пион совершит "квантовый скачок" определенного типа, заменив собой электрон. Поэтому ученые использовали одну за другой три сложные лазерные системы, пока не нашли нужную длину волны путем простого перебора.

<< Назад: Синтез керамики 28.05.2020

>> Вперед: Роботы вместо астронавтов 27.05.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Суперионный лед 25.10.2018 Американские физики Ливерморской национальной лаборатории получили новую форму вещества, названную суперионным льдом. Условия, подходящие для этой фазы, существуют лишь в недрах ледяных планет-гигантов, таких как Уран или Нептун. Водный лед имеет 18 кристаллических разновидностей и несколько аморфных. Они формируются при различном давлении и температуре и различаются расположением молекул воды. Теоретически показано, что при высоком давлении в 50-100 гигапаскалей (один гигапаскаль приблизительно равен десяти тысячам атмосфер) молекулы воды разрушаются, в результате чего лед становится суперионным. Из атомов кислорода образуется кристаллическая решетка, в пределах которой свободно перемещаются ионы водорода. До сих пор исследователи не наблюдали суперионный лед в лаборатории, хотя ряд ученых смог добиться условий, при которых должен происходить переход обычного льда в экзотическую фазу. Несмотря на то что были зарегистрированы признаки суперионной проводимости, ее значения не были достаточно высоки. В ходе эксперимента ученые использовали кубическую модификацию, называемую льдом VII, который был зажат между двумя алмазными наковальнями при давлении 2,5 гигапаскаля и комнатной температуре. Образец подвергали кратковременному воздействию ультрафиолетового луча для создания ударной волны. При распространении фронта волны в небольшой области льда возникали экстремальные физические условия, подходящие для фазового перехода в суперионное состояние. Давление в них достигало 100-300 гигапаскалей. Показано, что результаты оптических измерений свидетельствовали о суперионной проводимости, характерной для новой формы льда. При этом суперионный лед плавится при 190 гигапаскалях и температуре около пяти тысяч градусов Цельсия.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025