Атомное ядро — не просто шарик из протонов и нейтронов. Внутри него, как в крошечном магните, есть своё распределение намагниченности. До сих пор его было трудно разглядеть: ядра живут ничтожные доли секунды, а их магнитное поле слабое. Теперь физики из ЦЕРНа нашли способ заглянуть внутрь.
Они взяли короткоживущий изотоп калий-47 и поместили его в сильное магнитное поле. Ядро, как стрелка компаса, стало вращаться вокруг направления поля — это называется ларморовской прецессией. Частоту этого вращения измерили с точностью до миллионной доли. По крошечным отклонениям частоты от расчётной удалось понять, как именно намагниченность распределена внутри ядра: какая часть создаётся спинами (собственным вращением частиц), а какая — их орбитальным движением.
Сравнение с теорией принесло неожиданность: расчёты переоценивают вклад спина. Даже с учётом сложных эффектов взаимодействия частиц теория не сходится с экспериментом. Зато когда учёные взяли пространственную форму намагниченности из другой теории, всё совпало. Значит, дело не в общем количестве магнетизма, а в том, как он «размазан» по ядру.
Новый метод — это окно в сердце атома. Он поможет проверять теории строения ядра и искать следы новых частиц, которые могут влиять на магнитные свойства атомов. Маленькое ядро калия стало пробным камнем для большой физики.
Ядро калия-47 живёт всего 17 секунд, но за это время успевает рассказать о своей магнитной структуре.