Физики нашли дважды магическое ядро

Физики из Окриджской лаборатории доказали, что ядро изотопа олова-132 является дважды магическим, то есть число протонов и нейтронов в нем таково, что протонные и нейтронные оболочки оказываются полностью заполнены, передает Physics World. Статья исследователей опубликована в журнале Nature.

Структура ядра, так же как и структура атома, состоит из оболочек, но заполняют их не электроны, а протоны и нейтроны. И так же как в случае атомов, структура ядра наиболее стабильна в том случае, если его протонные и нейтронные оболочки оказываются полностью заполненными. Числа протонов и нейтронов, необходимые для полного заполнения оболочек, называют магическими. Соответственно, магическими называются ядра с «правильным» числом протонов или нейтронов, а дважды магическими — с магическим набором и тех и других.

В настоящее время физикам известны лишь шесть дважды магических ядер, структура которых подтверждена, — это гелий-4, кислород-16, кальций-40, кальций-48, никель-48 и свинец-208. Существуют и другие кандидаты на звание дважды магически ядер, но время их жизни так мало, что физикам не удается изучить их структуру и подтвердить «статус». Одним из таких кандидатов был изотоп олова-132, в ядре которого есть 50 протонов и 82 нейтрона. Период полураспада олова-132 равен четырем секундам.

Обычно физики проверяют структуру предположительно магического ядра следующим образом: пленку из соответствующего изотопа бомбят атомами дейтерия — изотопа водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Однако в случае олова-132 создать «мишень» невозможно, поэтому авторы новой работы провели эксперимент, используя обратную схему. Они разгоняли частицы олова-132 до одной десятой скорости света и бомбили ими полиэтиленовую пленку, в которой все атомы протия (легкий изотоп водорода) были заменены на дейтерий. Встречаясь с дейтерием, изотоп олова-132 «забирал» у него нейтрон. При этом «остаток» ядра дейтерия — протон — улетал. Изучая характеристики этого протона, ученые смогли доказать, что частица, «оторвавшая» от него нейтрон, действительно представляет собой дважды магическое ядро.

До сих пор считалось, что доказать «двойную магическую» природу ядра олова-132 на имеющемся оборудовании невозможно. И даже сейчас это удалось сделать только благодаря хитроумному эксперименту. Окриджская лаборатория, где была выполнена эта работа, входит в число трех ведущих лабораторий, занимающихся исследованием природы атомных ядер и синтезом новых элементов. Два других исследовательских центра расположены в Дармштадте в Германии и в Дубне в Подмосковье, сообщает Lenta.Ru.