物理学家们开发出一种创新的电子探测方法，能够深入探查原子核内部。麻省理工学院（MIT）的物理学家们已经研发出一种桌面级技术，利用电子作为“原子信使”，以前所未有的方式观测原子核内部结构。这项技术为传统庞大的粒子加速器提供了一个紧凑的替代方案，并有望解开宇宙学中最大的谜团之一：为什么宇宙中物质远多于反物质。
这项研究发表在《科学》杂志上，团队证明了氟化镭分子如何能够充当微型粒子对撞机，捕获并放大电子行为，从而实现前所未有的原子核研究。麻省理工学院物理学托马斯·A·弗兰克副教授、该研究的负责人罗纳德·费尔南多·加西亚·鲁伊斯（Ronald Fernando Garcia Ruiz）表示，研究团队已证明他们能够探测原子核内部。
革命性的分子探测方法
传统的核物理实验通常需要数公里长的加速器设施，向原子核发射高能电子束。然而，麻省理工学院团队所开发的基于分子的方法，则巧妙地利用了氟化镭分子内部自然存在的极端电场。当镭原子与氟原子结合时，所产生的分子环境会“挤压”镭的电子，极大地增加了这些电子短暂穿透原子核的机会。
研究合著者西尔维乌-马里安·乌德雷斯库（Silviu-Marian Udrescu）解释说，当这种放射性原子被置于分子内部时，其电子所感受到的内部电场，比实验室中能够产生和施加的电场要大几个数量级。这种独特的分子配置就像一个巨大的粒子对撞机，为深入探测镭原子核提供了更为便捷的途径。
探测原子核的独特“签名”
研究人员在瑞士欧洲核子研究中心（CERN）的共线共振电离光谱设施进行了实验。他们首先捕获并冷却氟化镭分子，然后对其进行精确的激光测量。研究团队检测到电子能量发生了微小但可测量的变化，这种变化仅相当于用于激发分子的激光光子能量的百万分之一。这一极其微小的变化却清晰地提供了证据，表明电子已经与原子核内部的质子和中子发生了相互作用。
与大多数呈球形的原子核不同，镭的原子核具有不对称的梨形结构。科学家们预测，这种独特的形状可以显著增强对基本对称性破缺的探测。这些对称性破缺或许能够解释，为什么尽管大爆炸理论预测物质和反物质应以等量产生，但宇宙中却存在着远超反物质的物质。
该团队计划通过进一步冷却分子并精确控制梨形原子核的取向，将其技术应用于绘制核磁分布图，并寻找对称性破缺的证据。加西亚·鲁伊斯教授指出，含镭分子被预测是寻找自然界基本对称性破缺的极其敏感的系统，具有巨大的研究潜力。
