Исследователи НИЦ «Курчатовский институт» вместе с зарубежными учеными впервые смогли исследовать молекулы с радиоактивными изотопами с помощью лазерной спектроскопии. До сих пор ученые не использовали этот метод для анализа таких нестабильных соединений. Результаты работы помогут открыть новую физику за пределами Стандартной модели.

Статья ученых опубликована в журнале Nature.

Для анализа ученые использовали молекулу монофторида радия. Входящий в ее состав радий имеет радиоактивные изотопы с грушевидными ядрами. Эта экзотическая форма усиливает взаимодействия, нарушающие фундаментальные законы симметрии. Поэтому такие молекулы можно использовать для выявления новых физических явлений, не укладывающихся в Стандартную модель.

В частности, это относится к процессам, нарушающим симметрию по отношению к обращению времени. Этот вид симметрии означает, что при смене знака временной переменной в фундаментальных уравнениях физики наш мир не должен измениться.

Исследовательские возможности CERN позволили физикам провести эксперимент с радиоактивными молекулами, время жизни которых составляет всего несколько дней. На установке ISOLDE CRIS авторы сначала разгоняли ионы монофторида радия, а затем переводили их в нейтральные молекулы. Далее ученые возбуждали их с помощью лазеров, снова ионизировали и детектировали.

«Монофторид радия — наша первая ласточка. Мы планируем теперь использовать лазерную спектроскопию на других радиоактивных молекулах, включая даже такие, у которых время жизни составляет несколько десятков миллисекунд. Такие соединения помогут изучать процессы с нарушенной симметрией и будут полезны в ряде прикладных исследований», — рассказал один из авторов, старший научный сотрудник лаборатории квантовой химии Отделения перспективных разработок НИЦ КИ — ПИЯФ Тимур Исаев.

По словам авторов работы, новый метод станет отличным инструментом для обнаружения физики за пределами Стандартной модели и дополнит работы, которые проводятся на Большом адронном коллайдере. Помимо фундаментальных исследований, короткоживущие изотопы могут представлять интерес для астрофизиков. Такие соединения в изобилии присутствуют в космосе, например в остатках сверхновых или в газе, образующемся при слиянии нейтронных звезд.