/图片-1/美国能源部 改变镭(Ra)原子核中中子(灰色球体)的数量会改变单氟化镭(RaF)分子的能级
小的变化可以通过使用不同的激光(蓝色和红色波浪线)来测量
学分:麻省理工学院席尔武-玛丽安·乌德瑞斯库 一个国际团队首次测量了镭核的大小是如何改变含有不同镭同位素的分子结构的
这项研究在欧洲核子研究中心的同位素质量分离器在线放射性离子束设备上使用了激光和离子阱的组合
该团队研究了单氟化镭分子的量子结构
量子结构决定了能级以及这些能级在不同条件下是如何变化的
科学家预测，RaF分子有助于研究自然界中某些基本对称性的破坏
研究小组测量了当一个镭核被不同的同位素取代时，电子能级的变化
这表明这些分子对电子和原子核在短距离内的相互作用极其敏感
精确测量能级和改变分子原子核中中子数量的能力为研究开辟了新的方向
大爆炸应该创造了等量的物质和反物质
违反基本对称性可以解释为什么在我们的宇宙中物质比反物质多
含有重元素同位素如镭的放射性分子是研究违反这些基本对称性的理想材料
科学家们还认为，他们的实验发展可以应用于研究超新星和其他恒星爆炸中产生的其他放射性分子
但是科学家有限的观测工具阻碍了他们在太空中的识别
因此，放射性分子的实验室研究将有助于指导未来的天体物理观测
放射性分子有望在基础物理和化学的前沿带来令人兴奋的新机遇
然而，它们在自然界中非常罕见，有些根本不存在于自然界中
这意味着它们必须在专门的设施中人工制造
此外，它们的寿命可能短至几天或几分之一秒，因此研究它们需要极其敏感的实验技术
稀有同位素束设施(FRIB)是美国能源部(DOE)的用户设施，将于2022年开始运行，它将提供获取含有最重元素同位素的分子的独特途径
该设施当前技术的未来发展将为基础物理的发现提供一个新的平台
这将促进对自然界基本对称性的理解，以及对重元素的化学和核结构的理解
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