Благодаря исследователям из Университета Квинсленда мы теперь с гораздо большей уверенностью знаем ядерные магнитные моменты атомов франция.
Доктор Бен Робертс, научный сотрудник Школы математики и физики UQ, сказал, что ядерный магнитный момент является фундаментальным свойством атомов, и точное знание его значения важно при проверке фундаментальных физических теорий.
«Но поскольку франций радиоактивен, стандартные методы определения магнитных моментов ядер не могут быть легко применены», - сказал доктор Робертс.
Используя новые методы, мы смогли рассчитать моменты с неопределенностями, в четыре раза меньшими, чем предыдущие лучшие значения.
Возьмем, к примеру, франций-211: ранее было определено, что его ядерный магнитный момент находится в диапазоне от 3,92 до 4,08 (в натуральной единице для выражения этих моментов).
"Наши расчеты теперь показывают, что он находится между 3,90 и 3,94."
Это может показаться не такой уж большой разницей, но доктор Джасинда Джинджес, научный сотрудник ARC Future Fellow в UQ и младший исследователь в Центре передового опыта ARC для инженерных квантовых систем (EQUS), сказала, что когда вы говорите о В атомной физике небольшие различия могут иметь огромное значение, поэтому сужение диапазона возможных значений имеет большое значение.
"Наше текущее понимание фундаментальных частиц, составляющих Вселенную, и их взаимодействий основано на стандартной модели физики элементарных частиц, но мы также знаем, что эта модель неполна, есть некоторые вещи, которые она не может объяснить", - сказал доктор Джинджес.
Нам нужны точные значения ядерных магнитных моментов, чтобы иметь возможность проверить достоверность наших атомных моделей, которые, в свою очередь, очень важны для проверки стандартной модели физики элементарных частиц.
"Сочетая точные эксперименты в атомах с высокоточной атомной теорией, мы получаем мощный способ поиска новой физики."
Улучшение точности стало результатом очень точных расчетов сверхтонкой структуры франция - крошечных различий в уровнях атомной энергии, вызванных его ядерным магнитным моментом - и более точных моделей ядерных эффектов.
«Предыдущие определения предполагали, что ядро атома франция похоже на шар с однородной намагниченностью, но в наших расчетах мы использовали более реалистичную модель, которая позволяла намагниченности внутри ядра изменяться», - сказал доктор Робертс.
"Эффект неоднородной намагниченности (известный как эффект Бора-Вайскопфа) особенно велик во франции, поэтому, точно приняв это во внимание, мы смогли гораздо точнее определить его ядерные магнитные моменты."
"Наши результаты теперь можно использовать для сравнительного анализа атомной теории, что поможет интерпретировать эксперименты, проводимые в настоящее время в канадском национальном центре ядерной физики и физики элементарных частиц, TRIUMF", - сказал д-р Джинджес.
"Они также показывают, насколько важно точно моделировать ядерные эффекты, и будут иметь значение для прошлых и будущих точных экспериментов с тяжелыми атомами."