24.02.2025, 08:15
Evgenia Vavilova
5
36,1 тыс

Физики точно измерили форму ядра свинца-208, и теперь им придется пересмотреть модели атомных ядер

❋ 5.9

Международная исследовательская коллаборация опровергла убеждение, что атомное ядро свинца-208 (²⁰⁸Pb) имеет идеальную сферическую форму. Это открытие ставит под сомнение фундаментальные представления о структуре ядер и имеет далеко идущие последствия для нашего понимания того, как образуются самые тяжелые элементы во Вселенной.

Часть использованного в эксперименте детектора GRETINA / © Argonne National Laboratory
Часть использованного в эксперименте детектора GRETINA / © Argonne National Laboratory

Изотоп свинца-208 очень стабилен из-за своего особого «дважды магического» строения: у него замкнутая протонная оболочка из 82 частиц и 126 нейтронов в ядре. Это самое тяжелое из известных ядер такого типа, очень стабильное и интересующее ученых. 

Международная группа ученых использовала высокоточный экспериментальный метод для изучения формы «дважды магического» изотопа и обнаружила, что ядро свинца-208 не идеально сферическое, а слегка вытянутое, как мяч для регби (вытянутый сфероид). Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

«Мы смогли объединить четыре независимых измерения, используя самое чувствительное в мире оборудование для такого типа исследований, что и позволило нам сделать это сложное наблюдение. То, что мы увидели, удивило нас, окончательно доказав, что свинец-208 не сферический, как можно было бы наивно предположить. Эти результаты напрямую бросают вызов выводам наших коллег из области ядерной теории, открывая захватывающие перспективы для будущих исследований», — сказал доктор Джек Хендерсон (Jack Henderson), главный автор исследования из Школы математики и физики Университета Суррея (Великобритания).

Средние значения (точки) и доверительные области, соответствующие отклонениям в одну σ (сплошные линии) и две σ (пунктирные линии) для параметров ядра свинца-208 © Physical Review Letters, 2025. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.062502

Основной инструмент исследования — гамма-спектрометр GRETINA в Национальной лаборатории Аргонн в Иллинойсе (США). Ученые обстреливали атомы свинца пучками высокоскоростных частиц, разогнанных до 10 процентов скорости света. Столкновения частиц со свинцом передавали ядру энергию с генерацией гамма-излучения. Ученые создали уникальные гамма-«отпечатки» свойств возбужденных квантовых состояний ядер свинца-208 и по ним определили форму ядер.

На основе современных моделей атомного ядра ученые считали, что ядро свинца-208 должно быть сферическим. По результатам эксперимента исследователи могут с уверенностью сказать,что это не так. Теперь теоретическим физикам предстоит пересмотреть модели, используемые для описания атомных ядер: эксперименты показывают, что структура ядер гораздо сложнее, чем считалось.

«Одна из возможностей заключается в том, что колебания ядра свинца-208, возбуждаемые во время экспериментов, менее регулярны, чем предполагалось ранее», — говорит профессор Пол Стивенсон (Paul Stevenson), ведущий теоретик исследования из Университета Суррея.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl (Cmd) + Enter.
Evgenia Vavilova
Пишет в основном о физике и химии, любит нанотехнологии, шестиугольники и утконосов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Дзен и в последнюю очередь на VK
Предстоящие мероприятия
17 сентября, 10:59
НИУ ВШЭ

Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.

16 сентября, 12:12
Александр Березин

Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.

18 сентября, 12:02
Любовь С.

Газовый гигант Elias 2-24b успел набрать массу Юпитера менее чем за миллион лет. Поскольку планета еще формируется, причем довольно далеко от своей звезды, объяснить столь быстрый рост трудно.

16 сентября, 12:12
Александр Березин

Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.

16 сентября, 14:29
Татьяна Зайцева

Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.

17 сентября, 10:59
НИУ ВШЭ

Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.

9 сентября, 22:44
Александр Березин

Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?

28 августа, 15:43
Татьяна Зайцева

Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.

19 августа, 18:31
Александр Березин

После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев
А на что влияет форма ядра? На теоретические расчеты в моделях? Очередная псевдо сенсация, чтобы показать какой-то необычный результат (не напрасно денег просим). Этот изотоп очень устойчивый. В конце-концов при столь сильном энергетическом воздействии на ядро почему бы не предположить, что овальным ядро становится при таком воздействии. А в обычном состоянии оно круглое. Почему не сказано, какими именно частицами обстреливали свинцовую мишень? Условно говоря: поток высоко энергетических частиц, подобно потоку воды может изменить форму ядра, которое, очевидно, не является твердым.
    Александр, точное понимание строения атомных ядер влияет на то, как учёные в принципе подходят к атомной физике и физике, лежащей в области больших размеров. Bottom-up как подход имеет свои области применения, согласитесь? Этот изотоп и раньше подвергали воздействию высоких энергий, от него ожидается определенная ригидность и стабильность из-за двойной «магичности». Это учтено в современных моделях атомного ядра. И тем не менее, с новым оборудованием на этих измерениях три модели не смогли объяснить, что случилось. Другим исследовательским группам предстоит перепроверить и подтвердить или опровергнуть выводы авторов. Приглашать сообщество к обсуждению и перепроверке своих результатов — нормально Частицы, которыми обстреливали мишень, есть в оригинальной статье, как и их энергии: 70Ge (297 MeV),130Te (527 MeV),150Nd (640 MeV),166Er (749 MeV),
Никита
25.02.2025
Может ли овальная форма ядра быть результатом его возбуждения?
    Никита, теоретические модели обычно способны учесть накачку энергии в атом, в этом случае существующие модели с измерениями не согласуются. Ядро — в принципе не очень жесткая структура, но в статье описаны отклонения от сферы, которые учёные посчитали значительными
А измеряли китайской рулеткой.