Ученые из Университета Суррея (Великобритания) и международная группа исследователей совершили неожиданное открытие, пересмотревшее устоявшиеся взгляды на форму атомного ядра свинца-208 (²⁰⁸Pb) – одного из самых тяжелых стабильных изотопов, существующих во Вселенной. До недавнего времени предполагалось, что его ядро имеет сферическую форму, однако полученные данные свидетельствуют о том, что оно имеет вытянутую овальную структуру, напоминающую форму мяча для регби.
Свинец-208 характеризуется «двойной магией» ядра, что подразумевает наличие в нем числа протонов и нейтронов, совпадающего с «магическими» значениями. Это обеспечивает высокую степень стабильности, благодаря чему данный изотоп на протяжении длительного времени служил образцом для исследования свойств атомных ядер.
Благодаря использованию современного гамма-спектрометра GRETINA в Национальной лаборатории Аргонн (США), исследователи провели ряд экспериментов, в которых атомы свинца подвергались воздействию высокоскоростных пучков частиц. Скорость этих частиц достигала 10% от скорости света, что обеспечило получение гамма-излучения, позволяющего изучить характеристики возбужденного ядра свинца-208.
«Используя самое передовое оборудование, доступное для подобных исследований, нам удалось объединить четыре независимых измерения. Полученные данные оказались неожиданными: ядро атома свинца-208 не имеет сферической формы, вопреки распространенным представлениям », — отметил доктор Джек Хендерсон, ведущий автор исследования из Университета Суррея.
Новое открытие ставит под вопрос существующие теоретические модели, объясняющие строение атомных ядер. Как заявил профессор Пол Стивенсон, ведущий специалист в этой области исследований, обнаруженная форма ядра, возможно, связана с нерегулярными колебаниями, возникающими при его возбуждении.
«Новые высокочувствительные исследования предоставили неожиданные данные, пересмотрев наши прежние представления о ядре. Сейчас перед нами стоит задача понять причины такого поведения ядра », — отметил Стивенсон.
Новое открытие не просто корректирует существующие знания в ядерной физике, но и расширяет перспективы для исследований в квантовой механике и астрофизике. Исследователи полагают, что более глубокое изучение характеристик ядер тяжелых элементов позволит прояснить механизмы их формирования в космическом пространстве.
14 февраля 2025 года в журнале Physical Review Letters появилась статья «Деформация и коллективность в дважды магическом ядре ²⁰⁸Pb», содержащая результаты исследования».