Электрон, пролетающий сквозь тяжёлое ядро, ведёт себя как теннисный мяч, пущенный сквозь частокол. Если прутья в заборе расставлены неравномерно — где гуще, где реже — мяч отклонится по-разному. В ядре роль «прутьев» играют протоны и нейтроны, а чувствует разницу между ними электрон благодаря слабому взаимодействию — тому самому, что отвечает за некоторые виды радиоактивности.
Именно это явление — нарушение зеркальной симметрии (чётности) при рассеянии электронов — измеряли коллаборации CREX и PREX на ядрах кальция-48 и свинца-208. Но чтобы извлечь из данных информацию о нейтронной «шубе» ядра, нужны очень точные расчёты. Авторы работы впервые провели их ab initio — то есть из первых принципов, опираясь на реалистичные ядерные силы, без подгоночных параметров. И полностью учли, как электрическое поле ядра искривляет путь влетающего электрона.
Результат удивил: расчёты дали чуть меньшую асимметрию для кальция и чуть большую для свинца, чем видят эксперименты. Расхождение не драматическое — 1,9 сигмы, но оно заставляет перепроверить и измерения, и теорию. Когда же авторы пересчитали нейтронную «шубу» свинца (разность радиусов нейтронного и протонного облаков), получилось 0,187 фемтометра — заметно меньше, чем заявлял PREX II. Это важно: толщина нейтронной шубы напрямую связана с тем, как вещество сжимается в нейтронных звёздах.
Такой подход — «сначала теория, потом сравнение» — напоминает работу реставратора, который восстанавливает старую фреску не по фотографиям, а зная химический состав красок и манеру художника. Расчёты из первых принципов не подгоняются под ответ, и потому их расхождение с экспериментом — не ошибка, а сигнал: возможно, в ядерных силах есть нюансы, которых мы ещё не учли.
Слабое взаимодействие — единственная сила, которая различает левое и правое. Если отразить эксперимент в зеркале, результат рассеяния электронов изменится.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса нейтронные звёзды служат домом для невообразимых форм жизни — понимание их внутреннего устройства может однажды подсказать, где искать экзотическую материю.