Рамблер
Все новости
В миреФильмы и сериалыФутболНовости МосквыОтдых в РоссииХоккейПолитикаОтдых за границейЕдаОбществоАктерыЛайфхакиПроисшествияКрасотаЛичный опытПсихологияНаука и техникаШоу-бизнесЭкономикаТрендыВоенные новостиКомпанииАналитикаЛичный счетИгрыНедвижимостьДетиФигурное катаниеДом и садЛетние виды спорта
Личные финансы
Женский
Кино
Спорт
Aвто
Развлечения и отдых
Здоровье
Путешествия
Помощь
Полная версия

В Китае нашли новое магическое число протонов

В ядерной физике «магические числа» обозначают определенное количество протонов или нейтронов, с которым ядро становится особенно стабильным. Нахождение этих чисел помогает ученым лучше понять структуру атомных ядер.

© Naukatv.ru

Для стабильных долгоживущих изотопов магические числа давно известны, однако для экзотических короткоживущих изотопов они изучены хуже. Исследование таких редких случаев позволяет глубже понять «строительный код» ядер в экстремальных условиях. Это, в свою очередь, улучшает наше понимание процессов образования элементов во Вселенной и проливает свет на природу ядерных сил.

В Институте современной физики (IMP) Китайской академии наук впервые с высокой точностью измерили массу крайне нестабильного и нейтронодефицитного ядра кремния-22 и показали, что 14 протонов в этом ядре — новое магическое число. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Когда количество протонов или нейтронов достигает «магического числа» (например, 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126), ядро становится более стабильным. Объяснение этому явлению в 1940–1950-х дали Мария Гёпперт-Майер и Ханс Йенсен в рамках оболочечной модели ядра, за что получили Нобелевскую премию по физике в 1963 году.

В последние годы изучение экзотических ядер, далеких от «долины стабильности» — области на карте нуклидов, в которую входят стабильные изотопы, — позволило найти новые магические числа нейтронов: 14, 16, 32 и 34. Однако новые магические числа протонов в экспериментальных наблюдениях встречаются редко.

Ранее ученые обнаружили, что в ядре кислорода-22 (14 нейтронов и 8 протонов) число нейтронов 14 проявляет свойства магического. Основываясь на зеркальной симметрии ядер, теоретики предположили, что число протонов 14 также должно быть магическим в зеркальном ядре — кремнии-22 (8 нейтронов и 14 протонов). Однако создание и измерение кремния-22 весьма затруднено из-за его низкого выхода и короткого периода полураспада, поэтому предсказание долгое время оставалось неподтвержденным.

Используя усовершенствованную изохронную масс-спектроскопию с определением магнитной жесткости, исследователи IMP успешно измерили массу основного состояния кремния-22 в накопительном кольце Ускорительного комплекса тяжелых ионов в Ланьчжоу. Они также повысили точность измерения массы ранее изученного кремния-23 почти в семь раз.

Результаты показали, что кремний-22 имеет положительную энергию разделения двух протонов — то есть не подвержен спонтанному двухпротонному распаду. Это подтверждает его статус ядра на границе протонной стабильности без двухпротонной радиоактивности, разрешая давний спор в ядерной физике.

С новым значением массы физики рассчитали энергию парного взаимодействия протонов в кремнии-22 и сравнили ее с энергией парного взаимодействия нейтронов в зеркальном ему кислороде-22, выявив новое магическое число протонов 14. Этот вывод подтверждается расчетами в рамках оболочечной модели Гамова — усовершенствованной теории, описывающей поведение ядер на границах стабильности.

Хотя кремний-22, как и кислород-22, демонстрирует свойства дважды магического ядра, исследование показало, что пространственное распределение протонов в нем более размыто по сравнению с распределением нейтронов в кислороде-22, что указывает на небольшое нарушение симметрии.

Эта работа углубляет понимание структуры экзотических ядер и дает новую информацию о взаимодействии нуклонов и существовании предельно нестабильных ядерных систем.