Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) впервые получили холодные молекулы, содержащие радиоактивный радий, используя метод, вдохновленный технологией изготовления конфет. По словам ученых, разработка поможет в поиске новых физических явлений и объяснить, почему после Большого взрыва во Вселенной сохранилось вещество, а не антивещество.
Ученые отмечают, что холодные молекулы радия можно охлаждать, удерживать и исследовать с помощью лазеров с высокой точностью. В перспективе они могут стать высокочувствительными квантовыми датчиками для поиска новых частиц и фундаментальных взаимодействий, не описываемых современной физикой.
Радий выбрали благодаря необычной форме его атомного ядра. В отличие от большинства ядер, имеющих почти сферическую форму, ядро радия напоминает грушу, что может усиливать слабые эффекты нарушения симметрии, связанные с различиями между веществом и антивеществом.
Работа с радием осложняется тем, что этот элемент радиоактивен, крайне химически активен и доступен лишь в небольших количествах. Для безопасного обращения с ним ученые разработали необычный способ подготовки материала, вдохновленный производством конфет. Они смешали радий с водой и заменителем сахара — ксилитом, а затем выпарили жидкость, получив густую устойчивую массу, пригодную для транспортировки и дальнейшей обработки.
После этого смесь помещали на золотую фольгу в охлаждаемую гелием камеру, где температура достигала около минус 268 градусов Цельсия. С помощью лазеров атомы радия переводили в химически активное состояние, в котором они образовывали молекулы, а затем измеряли их квантовые свойства.
«Нам потребовались годы проб и ошибок, чтобы разработать протокол обращения с радием, получения молекул, их обнаружения и измерения их свойств», — отметил руководитель исследования, физик Ник Хатцлер.
Авторы исследования считают, что предложенный метод можно использовать и для получения других тяжелых радиоактивных молекул, необходимых для высокоточных квантовых экспериментов.
