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
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).
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.
Комментарии
А измеряли китайской рулеткой.
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 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),