Новое исследование, проведенное международной группой ученых, показало, что атомное ядро свинца-208 (²⁰⁸Pb) не является идеально сферическим. Этот результат вызывает сомнения в общепринятых взглядах на строение ядер и может существенно изменить наше представление о формировании самых тяжелых элементов в космосе.
Свинцовый изотоп 208 отличается высокой стабильностью благодаря уникальной структуре, которую называют «дважды магической». Это обусловлено наличием замкнутой протонной оболочки, содержащей 82 протона, и 126 нейтронов в ядре. Это самое тяжелое из известных ядер такого типа, очень стабильное и интересующее ученых.
Используя передовую экспериментальную методику, международная группа ученых исследовала форму «дважды магического» изотопа и выяснила, что ядро свинца-208 имеет не идеальную сферическую форму, а слегка вытянутую, напоминающую мяч для регби (вытянутый сфероид). Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
«Благодаря использованию самого передового в мире оборудования для проведения подобных исследований, нам удалось объединить четыре независимых измерения, что и обеспечило возможность проведения этого сложного наблюдения. Полученные данные оказались неожиданными и окончательно подтвердили, что ядро свинца-208 не является сферическим, вопреки распространенному мнению. Эти результаты противоречат заключениям, сделанным ранее нашими коллегами, работающими в области ядерной теории, и открывают новые возможности для будущих научных изысканий», — заявил доктор Джек Хендерсон ( Jack Henderson), ведущий автор исследования, представляющий Школу математики и физики Университета Суррея (Великобритания).
Основной инструмент исследования — гамма-спектрометр GRETINA в Национальной лаборатории Аргонн в Иллинойсе (США). Ученые обстреливали атомы свинца пучками высокоскоростных частиц, разогнанных до 10 процентов скорости света. Столкновения частиц со свинцом передавали ядру энергию с генерацией гамма-излучения. Ученые создали уникальные гамма-«отпечатки» свойств возбужденных квантовых состояний ядер свинца-208 и по ним определили форму ядер.
Современные модели атомного ядра предполагали сферическую форму ядра свинца-208. Однако, результаты экспериментов показали обратное. Теперь теоретическим физикам необходимо пересмотреть используемые модели для описания атомных ядер: эксперименты показывают, по результатам исследований выяснилось, что строение ядер намного сложнее, чем предполагалось ранее.
«Существуют данные, указывающие на то, что колебания ядра свинца-208, возникающие в ходе экспериментов, не столь упорядочены, как считалось ранее», — отмечает профессор Пол Стивенсон ( Paul Stevenson), ведущий исследователь, специализирующийся на данной области, из Университета Суррея.