Для этого использовали левитирующие в лазерном луче микросферы
Физики из США смогли зарегистрировать одиночный альфа-распад ядра за счет механической отдачи источника. Для этого они измеряли отклонение от равновесного положения левитирующей в лазерном луче сферы с нанесенным на нее альфа-источником. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Эта новость появилась на N + 1 при поддержке Фонда развития научно-культурных связей «Вызов», который был создан для формирования экспертного сообщества в области будущих технологий и развития международных научных коммуникаций
Точная регистрация ядерных распадов важна в различных областях физики, инженерии и медицины. Обычно для этих целей используют детекторы, измеряющие энергию выделившуюся при распаде в виде сцинтилляции, ионизации или тепла. Однако эти техники не позволяют учесть энергию частиц, избежавших взаимодействия с веществом внутри детектора. Хорошим примером может служить бета-распад, при котором нейтрино уносит часть энергии распада и при этом настолько слабо взаимодействует с веществом, что в большинстве случаев не регистрируется внутри детекторов.
Альтернативным методом может стать регистрация импульса непосредственно источника, в котором произошел распад. Для источника, находящегося изначально в состоянии покоя, закон сохранения импульса гарантирует, что его приобретенный импульс после распада будет равен и противоположен по направлению сумме импульсов всех вылетевших частиц. Однако импульс отдачи источника обычно крайне мал и до сих пор такой метод еще не удавалось применить.
Физикам под руководством Дэвида Мура (David C. Moore) из Йельского университета удалось зарегистрировать механическое отклонение левитирующих в лазерном луче сфер от равновесного положения в ходе распада импланитрованных в них ядер свинца-212 (212Pb). Для этого ученые использовали кремниевые сферы радиусом приблизительно 1,5 микрометра, захваченные в оптическую ловушку в высоком вакууме, порядка 10-10 атмосфер. Предварительно на поверхность сферы имплантировали свинец-212 в радоновой камере. Радон распадался с испусканием альфа-частицы до положительно заряженного иона полония 216Po+. Ионы полония под действием электрического поля осаждались на поверхность сфер и быстро распадались до свинца-212, который оказывался имплантирован на поверхности сфер на глубине не более 60 нанометров.
Ученые контролировали изменение заряда сфер, находящихся в оптической ловушке, а также их отклонения от центрального положения. При каждом распаде источника общий заряд сфер изменялся, что позволяло дополнительно проверить, вызвано ли механическое отклонение сфер именно распадом или какими-то другими факторами.
В результате физикам удалось зарегистрировать механические отклонения сфер, связанные с единичным альфа-распадом свинца-212. Отношение сигнала к шуму составило при этом около 10. Ученые отмечают, что переход к сферам массы несколько фемтограмм позволит увеличить этот показатель до 100 и более.
По словам ученых, хотя в этой работе регистрировались механические отклонения сфер на распады заряженных альфа-частиц, в перспективе аналогичный метод можно будет использовать и для нейтральных частиц, избегающих регистрации в обычных детекторах.
Ученые работают над повышением точности и чувствительности методов регистрации частиц в различных детекторах. И это позволяет им изучать ранее недоступные явления. Например, буквально вчера мы писали, что ученым удалось впервые зарегистрировать упругое когерентное рассеяние нейтрино от солнечных нейтрино.
Он поможет обучаться большим оптическим нейросетям
Китайские физики разработали полностью прямой метод машинного обучения для оптических нейросетей. Ученые проверили его экспериментально, обучив оптическую нейросеть, характеристики которой не уступают самым современным сетям заданного размера. Статья опубликована в журнале Nature.