Исследователи опровергли давнее убеждение, что атомное ядро свинца-208 имеет идеально сферическую форму. Это открытие ставит под сомнение фундаментальные предположения о структуре ядра и имеет далеко идущие последствия для нашего понимания того, как образуются самые тяжелые элементы во Вселенной.
Свинец-208 исключительно стабилен, поскольку является «двойным магическим» ядром, и является самым тяжелым из известных нам. Теперь, в новом исследовании, исследователи использовали высокоточный экспериментальный зонд, чтобы изучить его форму, и обнаружили, что вместо того, чтобы быть идеально сферическим, ядро свинца-208 слегка вытянуто, напоминая мяч для регби (вытянутый сфероид).
«Нам удалось объединить четыре отдельных измерения, используя самое чувствительное в мире экспериментальное оборудование для такого рода исследований, что позволило нам провести это сложное наблюдение», — сказал Джек Хендерсон из Школы математики и физики Университета Суррея. «То, что мы увидели, нас удивило, убедительно продемонстрировав, что свинец-208 не имеет сферической формы, как можно было бы наивно предположить. Результаты исследования напрямую бросают вызов результатам наших коллег в области ядерной теории, открывая захватывающее направление для будущих исследований».
Используя современный гамма-спектрометр GRETINA в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе, США, ученые бомбардировали атомы свинца высокоскоростными пучками частиц, ускоренными до 10% скорости света, что эквивалентно вращению Земли в секунду. Взаимодействия создали уникальные гамма-отпечатки свойств возбужденных квантовых состояний в ядрах свинца-208 — другими словами, ядра были возбуждены, — которые, в свою очередь, использовались для определения его формы.
Физики-теоретики, в том числе из Группы ядерной теории университета Суррея, в настоящее время пересматривают модели, используемые для описания атомных ядер, поскольку эксперименты показывают, что структура ядра гораздо сложнее, чем считалось ранее.
«Эти высокочувствительные эксперименты пролили новый свет на то, что, как мы думали, мы очень хорошо понимали, представляя нам новую задачу понимания причин этого. Одна из возможностей заключается в том, что колебания ядра свинца-208, возбуждаемые во время экспериментов, менее регулярны, чем предполагалось ранее. Сейчас мы продолжаем совершенствовать наши теории, чтобы определить, верны ли эти идеи», — сказал профессор Пол Стивенсон, ведущий теоретик исследования из Университета Суррея.
Исследование, в котором приняла участие группа экспертов из ведущих исследовательских центров ядерной физики Европы и Северной Америки, бросает вызов фундаментальным принципам ядерной физики и открывает новые возможности для исследований в области ядерной стабильности, астрофизики и квантовой механики.
