Fyzici získali zatím nejpřesnější údaj o velikosti jádra hélia  
Jak změřit atomové jádro s extrémní přesností? Švýcarský tým vyměnil dva elektrony v atomu helia za jediný mion. Miony jsou leptony se záporným elektrickým nábojem, jako elektrony, jen asi dvěstěkrát těžší. Právě to umožnilo nesmírně přesně změřit velikost jádra helia. Měří 1,67824 femtometru.
Výbojka s heliem. Kredit: Pslawinski / Wikimedia Commons.
Výbojka s heliem. Kredit: Pslawinski / Wikimedia Commons.

Hélium je ve vesmíru všudypřítomné a po vodíku je to druhý nejhojnější prvek ze všech. V mnoha ohledech je velmi důležité, samozřejmě včetně toho, že s ním lze vyrobit balonky, které se vznášejí. Fyzici usilují o to, aby co nejlépe znali všechny možné parametry hélia, protože mohou mít dalekosáhlé důsledky.

 

Aldo Antognini ze švýcarského institutu Paul Scherrer Institute spolu s mezinárodním týmem odborníků změřili velikost jádra hélia se zatím největší přesností v historii. Dospěli k tomu, že jádro helia měří 1,67824 femtometru, tj. deset na mínus patnáctou metru. Tento údaj je přitom asi 4,8 přesnější než dosavadní známá hodnota. Výsledky extrémního měření uveřejnil časopis Nature.

 

Aldo Antognini. Kredit: Paul Scherrer Institute.
Aldo Antognini. Kredit: Paul Scherrer Institute.

Atom helia, v podobě nejběžnějšího izotopu, tvoří dva kladně nabité protony se dvěma neutrony, kolem nichž obíhají dva záporně nabité elektrony. Neutrony nemají elektrický náboj, ale přispívají ke stabilitě jádra. Jádra atomů, helium nevyjímaje, nejsou žádné pevné, přesně ohraničené entity. Částice, které jádro tvoří, nejsou ledově nehybné. Jádro proto nemá jasně vytyčenou hranici a jeho velikost vědci odhadují z interakcí mezi jádrem jako celkem a záporně nabitými částicemi, obvykle elektrony. Což není úplně jednoduché.

 

Při novém měření velikosti jádra Antognini a spol. vyměnili v atomu helia oba elektrony za jediný mion. Miony jsou leptony, stejně jako elektrony a jsou rovněž záporně nabité. Rozdíl je v tom, že miony jsou asi 200krát těžší než elektrony.

Paul Scherrer Institute, logo.
Paul Scherrer Institute, logo.

A právě to usnadnilo fyzikům jejich ultrapřesná měření. Jak uvádí Antognini, mionické helium jim umožnilo důkladně prostudovat strukturu jádra atomu hélia a jeho vlastnosti. Podobný přístup byl použit před pár lety pro měření velikosti protonu, byť ta skončila kontroverzí.

 

Nový údaj o velikosti jádra atomu helia není žádným překvapením. Ani nepřináší novou fyziku, bohužel. Je to zpřesnění dosavadních měření. To ale neznamená, že by takový výzkum byl k ničemu. Jak zdůrazňují autoři, jejich výsledky bude možné využít v řadě dalších studií. Velikost jádra hélia je v mnoha aspektech, v celé řadě modelů a hypotéz jaderné fyziky klíčová.

 

Literatura

Paul Scherrer Institute 27. 1. 2021.

Nature 589: 527–531.

Datum: 02.02.2021
Tisk článku

Související články:

Průlomové měření částice: Jaký je tlak uvnitř protonu?     Autor: Stanislav Mihulka (22.05.2018)
Fyzici poprvé změřili geometrii elektronu, ve kvantové tečce     Autor: Stanislav Mihulka (25.05.2019)
Spektrometr KATRIN provedl první „vážení“ nejlehčí známé částice - neutrina     Autor: Vladimír Wagner (16.09.2019)



Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace