Впервые ядерные физики смогли точно измерить короткоживущую радиоактивную молекулу монофторида радия (RaF). Исследователи использовали комбинацию методов захвата ионов и специализированных лазеров для детального изучения квантовой структуры RaF. Это позволило им охарактеризовать уровни вращательной энергии этой молекулы и определить схему ее лазерного охлаждения. Лазерное охлаждение — метод, при котором лазерный свет замедляет и захватывает атомы и молекулы. Эти результаты являются важным шагом для будущих экспериментов по лазерному охлаждению и захвату молекул RaF.
Ученые предсказали, что молекулы с тяжелыми грушевидными ядрами, как у радия, очень чувствительны к ядерным электрослабым взаимодействиям и явлениям за пределами Стандартной модели. Это включает эффекты, нарушающие четность и симметрию обращения времени.
Нарушение симметрии времени, превышающее текущие ограничения, важно для объяснения асимметрии материи и антиматерии во Вселенной. Новые результаты предоставляют исследователям детальную характеристику квантовой структуры RaF, что открывает возможности для использования этой молекулы в будущих экспериментах, направленных на изучение таких эффектов.
Радиоактивные молекулы с октупольно-деформированными ядрами, такими как радий (Ra), обещают быть уникальными квантовыми системами для изучения фундаментальных частиц и сил природы. Уникальная грушевидная форма ядра радия и структура энергетических уровней полярной молекулы могут увеличить чувствительность к ядерным свойствам, нарушающим симметрию, более чем в пять раз по сравнению со стабильными атомами.
Недавно ядерные физики из Массачусетского технологического института (MIT) и их коллеги впервые детально исследовали спектроскопическую структуру монофторида радия (RaF). Они провели эксперимент по коллинеарной резонансной ионизационной спектроскопии (CRIS) на установке радиоактивного ионного пучка Isotope Separator On Line Device в Европейской организации ядерных исследований (ISOLDE – CERN).
Этот метод позволил исследователям с высокой чувствительностью картировать энергетические уровни RaF и определить схему лазерного охлаждения для замедления и захвата этой молекулы. Ученые быстро развивают методы управления и исследования ультрахолодных молекул. Эти методы, в сочетании с новыми возможностями установок радиоактивных пучков, таких как CERN (Швейцария) и FRIB (США), открывают новые горизонты в исследовании атомных ядер и нарушений фундаментальных симметрий природы.
