Плотность некоторых больших астероидов может быть в разы выше плотности всех известных на Земле элементов. Это указывает на то, что «космические камни», по крайней мере частично, могут состоять из неизвестных типов очень плотной материи, изучаемой вне «стандартной модели физики». Авторы нового исследования пытаются объяснить чрезвычайно высокую плотность одного из таких крупных астероидов.
В середине XX века советский физик-ядерщик Георгий ФлеровВместе с учениками ему удалось синтезировать в лабораторных условиях несколько сверхтяжелых элементов. унунквадийЭлемент с атомным номером 114 был назван флеровием в честь физика.
С порядковым номером химического элемента по… Система элементов Менделеева Понимают количество положительных зарядов протона в ядре атома. В периодической таблице зарегистрировано 118 элементов, из которых природными являются 92, остальные 26 созданы искусственно. Чем больше атомный номер элемента, тем он тяжелее.
Советские учёные предположили, что все элементы, полученные в лаборатории, когда-то существовали на Земле, но со временем распались. На нашей планете от них сохранились следы, пусть и небольшие. Например, следы нептунияВ урановых рудах обнаружены изотопы с массовым числом 93. Это продукты ядерных реакций под воздействием нейтронов космического излучения и спонтанного деления урана.
Флеров предположил, что в природе должно быть. «остров стабильности сверхтяжелых ядер»Группа химических элементов высокой массы, лежащая за пределами известных секторов таблицы Менделеева.
Современные физики подразделяют сверхтяжелые элементы на две категории.
Элементы с атомными номерами от 105 до 118 были синтезированы искусственно. Радиоактивны и нестабильны, с очень коротким периодом полураспада, представляют только академический и исследовательский интерес.
Элементы «острова стабильности» с атомным номером больше 118 пока не наблюдались в природе, но для некоторых из них предсказаны свойства. Расчёты показывают, что могут существовать элементы до Z=164, которые могут оставаться стабильными в течение длительного времени.
Из-за обычной тенденции к увеличению плотности при росте атомной массы можно предположить, что элементы «острова стабильности» обладают крайне высокой плотностью.
Самым плотным стабильным элементом на Земле является металл. осмийПлотность осмия при температуре 76 градусов Цельсия составляет 22,59 г/см3. Это примерно вдвое больше плотности ядра Земли. Но в космосе существуют объекты с гораздо большей плотностью, чем у осмия — сверхплотные тела. compact ultradense objects, CUDO).
Главный пояс астероидов демонстрирует множество интересных объектов. (33) ПолигимнияПо расчетам, плотность его около 75 г/см3. Группа американских физиков из Аризонского университета попыталась объяснить эту особенность астероида. Ученые поставили задачу рассчитать атомную структуру и свойства сверхтяжелых элементов Полигимнии (около значения Z=164). модель атома Томаса — Ферми. Результаты работы опубликованы в The European Physical Journal Plus (здесь можно ознакомиться с ее полным текстом).
Эта модель выбрали из-за возможности системного изучения атомной структуры потенциально существующих сверхтяжелых элементов, не вошедших в известную периодическую таблицу. Ее применение позволяет исследовать большое число атомов в короткий период времени, несмотря на имеющуюся неточность. объяснил ведущий автор исследования Ян Рафельски.
Вычисления ученых свидетельствуют, что элементы с атомными номерами вблизи 164 могут обладать устойчивостью и иметь плотность от 36,0 до 68,4 грамма на кубический сантиметр — показатель весьма приближенный к результатам исследования Полигимнии (75 г/см3).
Исследователи пришли к выводу, что на астероиде могут быть сверхтяжёлые элементы «острова стабильности». При верной оценке плотности Полигимния, вероятно, состоит из неизвестных сегодня сверхтяжелых ядерных элементов, изучить которые на Земле пока невозможно — по крайней мере, при нынешнем уровне развития атомной физики.
Некоторые учёные полагают, что «островов стабильности» не существует, так как подобные объекты не могут быть долгоживущими. Аномально плотные астероиды, например Полигимния, могли быть обнаружены из-за ошибок в астрономических наблюдениях. Только исследовательские миссии к этим объектам смогут окончательно разрешить вопрос.