Natuurkundigen van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben onlangs een disruptieve methode ontwikkeld die de innerlijke structuur van atomen kan onderzoeken zonder de noodzaak van grote deeltjesversnellers, waardoor een nieuw pad wordt geopend voor wetenschappers om de innerlijke mysteries van atomen te onthullen. Het onderzoeksteam combineerde radioactieve radiumatomen (radiumatomen) met fluoratomen om radiummonofluormoleculen te vormen, waardoor elektronen als "boodschappers" in de atomaire structuur konden fungeren, kortstondig de kern binnendringen en subtiele "informatie" over de interne structuur ervan terugbrachten.
De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science. MIT-onderzoekers voerden uiterst nauwkeurige metingen uit van de interne elektronenenergie van chemisch gebonden radiummonofluormoleculen. In deze "botsende" omgeving met microdeeltjes worden elektronen opgesloten rond atomen en kunnen ze af en toe de kern binnenglippen en terugkeren naar een baan om de aarde, waardoor wetenschappers de binnenkant van de kern met groot gemak kunnen analyseren.
Het onderzoeksteam ontdekte dat er een zeer kleine maar significante verschuiving was in de energie van sommige elektronen, wat erop wijst dat ze kortstondig de kern van het radiumatoom binnendrongen en een interactie aangingen met de protonen en neutronen daarin. Dit fenomeen biedt wetenschappers een nieuw middel om de "magnetische verdeling" van atoomkernen in kaart te brengen. Elk proton en neutron gedraagt zich als een kleine magneet, en de manier waarop ze zijn gerangschikt beïnvloedt de magnetische verdeling. Het MIT-team is van plan deze technologie te gebruiken om voor het eerst de magnetische opstelling binnen de radiumkern in detail in kaart te brengen, wat naar verwachting fundamentele mysteries zal verklaren, zoals waarom het universum wordt gedomineerd door materie en bijna geen antimaterie bevat.
Het onderzoeksteam wees er ook op dat de nucleaire vorm van radioactieve radiumatomen niet de gebruikelijke bolvorm heeft, maar ongeveer peervormig is. Aangenomen wordt dat de unieke asymmetrische structuur het fundamentele symmetriebrekende effect aanzienlijk kan versterken. Het detecteren van deze schending van de symmetrie is een belangrijke stap in het begrijpen waarom materie het universum domineert en antimaterie op het punt staat te verdwijnen. Deze methode is een ongekende "symmetrieversterker" die de basiswetten van de atomaire nucleaire structuur met hoge gevoeligheid kan detecteren onder experimentele omstandigheden op een desktop.
Tijdens het experiment gebruikten de onderzoekers een vacuümsysteem en een laser om nauwkeurige metingen uit te voeren op de gekoelde radiummonofluormoleculen en ontdekten dat de elektronenenergie een miljoenste lager was dan verwacht, wat direct bewees dat de elektronen het inwendige van de kern binnendrongen en daar interactie mee hadden. Deze technologie verbetert niet alleen de nauwkeurigheid van het meten van atoomkernen, maar legt ook de basis voor toekomstige precisie-experimenten bij het voorbereiden en manipuleren van de directionaliteit van moleculen.
Het MIT-team zei dat naarmate de moleculen afkoelen en de oriëntatie van de peervormige kern nauwkeurig controleren, van hen wordt verwacht dat ze een nauwkeurigere 'krachtverdelingskaart' binnen de kern zullen tekenen en verder zullen onderzoeken of er niet-geopenbaarde schendingen van de fundamentele symmetrieën van de natuur zijn.
Het project wordt ondersteund door het Amerikaanse ministerie van Energie en andere instanties, en het samenwerkingsteam bestaat ook uit onderzoekers van instellingen zoals het Collinear Resonance Ionization Spectrscopy Experiment in Zwitserland.
Samengesteld uit /ScitechDaily