Учёные из Института современной физики Китайской академии наук совместно с коллегами из Японии, Германии и Италии впервые произвели точные измерения масс нескольких экзотических ядер атомов. Полученные результаты позволили установить протонную капельную линию для алюминия, фосфора, серы и аргона, а также предложить новый метод изучения протонных гало-структур.
Атомное ядро — центр атома, составленное из протонов и нейтронов. Гало — особенность организации ядра, при которой один или несколько протонов или нейтронов слабо связаны с ним, удаляясь на значительное расстояние от центра и образуя «облако». Радиусы ядер с галом значительно больше радиусов подобных ядер без него.
Ученые обычно наблюдаютHalo образуется у легко отделяемых ядер, находящихся рядом с капельной линией – границей, за которой протоны уже не способны оставаться внутри ядра и выходят наружу.
Из-за кулоновского отталкивания между протонами, наблюдаемые нейтронные гало встречаются чаще, чем протонные.
Международная группа учёных впервые измерила массы экзотических изотопов кремния, фосфора, серы и аргона. 23Si, 26P, 27,28S и 31Ar. Ученые использовали метод изохронной масс-спектрометрии (Bρ-defined IMS)Устройство измеряет массы ядер по времени и траектории полета ядра по магнитному кольцу-хранилищу. Ученым удалось существенно повысить точность определения массы серы-28 — в 11 раз. Полученные данные уточнили положение протонной капельной линии для алюминия, фосфора, серы и аргона.
В результате измерений массы ядер учёные определили физическую величину — разность энергий обратных ядер. mirror energy differencesМожет использоваться в качестве индикатора наличия протонного гало. Эксперименты обнаружили нарушения изоспиновой симметрии у ядер, расположенных около протонной капельной линии. Теоретические модели подтвердили, что это связано с существованием протонного гало.
Исследование показало наличие протонного гало у ядер фосфора-26, фосора-27, серы-27 и серы-28, а также предположило возможность существования двойного протонного гало у ядра аргона-31. Установлено, что основное состояние алюминия-22 не обладает гало-структурой. опубликована в Physical Review Letters.
Выводы позволят углубить изучение экзотических ядер и процессов в нестабильных ядрах. Авторы считают, что разница энергий зеркальных ядер может стать чувствительным индикатором нарушений изоспиновой симметрии и выявления протонных гало-структур.