Физики нашли протонное гало у новых атомных ядер

❋ 4.5

Исследователи из Института современной физики Китайской академии наук (IMP) вместе с коллегами из Японии, Германии и Италии впервые провели точные измерения масс нескольких экзотических атомных ядер. Полученные данные позволили определить протонную капельную линию для алюминия, фосфора, серы и аргона, а также предложить новый подход к изучению протонных гало-структур.

Физика

# атомное ядро

# зеркальнеы ядра

# изотопы

# протонное гало

# экзотические ядра

# ядерная физика

Схема распределения протонов и нейтронов в зеркальных ядрах аргона-31 и алюминия-31. Слева — слабосвязанное богатое протонами ядро аргона-31, которое должно демонстрировать значительную структуру гало. Справа — сильно связанное богатое нейтронами ядро алюминия-31 / © IMP

Атомное ядро — центральная часть атома, система, состоящая из протонов и нейтронов. Гало — это особенность организации атомного ядра, при которой один или несколько протонов или нейтронов так слабо связаны с ядром, что находятся на значительном расстоянии от центра, образуя своеобразное «облако». Радиус таких ядер значительно превышает радиусы близких по протонно-нейтронному составу ядер.

Ученые обычно наблюдают гало у слабосвязанных ядер, расположенных вблизи капельной линии — границы устойчивости атомных ядер, за которой протоны не могут больше удерживаться в ядре и «вытекают» наружу.

Ученые чаще могут наблюдать нейтронные гало, чем протонные, поскольку протонный вариант образуется реже из-за кулоновского отталкивания между положительно заряженными протонами.

Международная команда исследователей впервые измерила массы экзотических ядер изотопов кремния, фосфора, серы и аргона — ²³Si, ²⁶P, ^27,28S и ³¹Ar. Ученые использовали метод изохронной масс-спектрометрии (Bρ-defined IMS), измеряющий массы ядер через время и траекторию полета ядра по магнитному кольцу-хранилищу. Им удалось значительно улучшить точность определения массы серы-28 — в 11 раз. Собранные данные позволили уточнить положение протонной капельной линии для алюминия, фосфора, серы и аргона.

Ученые вывели на основе измерений массы ядер физическую величину — разницу энергий зеркальных ядер (mirror energy differences). Она может стать широкоиспользуемым индикатором существования протонного гало. Также результаты экспериментов показали нарушения изоспиновой симметрии у ядер, находящихся рядом с протонной капельной линией. Теоретические расчеты подтвердили, что это связано с существованием протонного гало.

Исследование подтвердило наличие протонного гало у ядер фосфора-26, фосора-27, серы-27 и серы-28, а также предположило, что аргон-31 может быть новым ядром с двойным протонным гало. Одновременно установлено, что основное состояние алюминия-22 не имеет гало-структуры. Работа опубликована в Physical Review Letters.

Эти выводы помогут в дальнейшем изучении экзотических ядер и углубят понимание процессов, происходящих в нестабильных ядрах. Авторы предполагают, что разница энергий зеркальных ядер может стать чувствительным индикатором для обнаружения нарушений изоспиновой симметрии и выявления протонных гало-структур.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Евгения Вавилова — научпоп автор, специализирующийся на популярной физике. Выпускница физического факультета, более 10 лет пишет о новейших открытиях в квантовой механике, астрофизике и теоретической физике. Евгения умеет объяснять сложные концепции простым языком и регулярно публикует материалы, основанные на первоисточниках — научных статьях и интервью с исследователями.