Деформированные ядра волшебны вдвойне. Ученые нашли недостающую массу циркония-80

Ученый Национальная сверхпроводящая циклотронная лаборатория (NSCL) и Лаборатория редких изотопных пучков (FRIB) в Университете штата Мичиган решили загадку недостающей массы циркония-80, загадку, с которой они столкнулись сами. Эксперименты, проведенные в NSCL, показали, что ядро Цирконий-80содержащий 40 протонов и 40 нейтронов намного легче, чем должен быть. Теоретики из FRIB провели вычисления, которые дают ответы на вопрос, что происходит с недостающей массой.

«Отношения между теоретиками и физиками-экспериментаторами похожи на скоординированный танец», - говорит ведущий автор статьи, опубликованной в Nature Physics, Алек Хамакер. Иногда теоретики указывают путь и показывают что-то до экспериментального открытия, а иногда экспериментаторы открывают то, чего теоретики не ожидали, добавляет Райан Рингл.

 Источник изображения: Википедия / Источник

Последняя разработка - это всего лишь пример того, что могут ожидать ученые всего мира. Уже сейчас предлагает NSCL, ведущее место в США для исследования редких Изотопы, огромные возможности для ученых. Но FRIB, открытие которого планируется в следующем году, будет абсолютно уникальным. Ученые со всего мира смогут производить изотопы, которых больше нигде нет. Такие учреждения, как FRIB, не только расширяют наши знания о Вселенной, но и позволяют, например, улучшать методы лечения рака. Рингл объясняет, что FRIB позволит проводить ранее недоступные исследования и что на нем будут открыты новые открытия на многие десятилетия вперед.

Но вернемся к нашим 80Zr. Он был изготовлен в NSCL, и возможности установки позволили ученым измерить его массу с беспрецедентной точностью. Масса этого элемента измерялась раньше, но никогда с такой точностью. И эти точные измерения выявили много интересного. Потому что, если мы можем определить массу так точно, мы фактически измеряем потерянную массу. Поскольку масса атомного ядра не равна сумме масс Протоны и Нейтронов. Часть недостающей массы проявляется в виде энергии, удерживающей ядро, объясняет Рингл.

Все мы помним знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc ^ 2. Это не значит ничего, кроме этого Масса и Energie эквивалентны, они эквивалентны. Однако это можно наблюдать только в экстремальных условиях, например, в атомном ядре. Потому что, если между протонами и нейтронами в ядре больше энергии связи, если они более тесно связаны друг с другом, то больше массы не хватает. И это в точности случай с активной зоной из циркония-80, потому что новые эксперименты показали, что силы между нейтронами и протонами больше, чем ожидалось. А если так, то теоретикам нужно было найти объяснение, почему это произошло.

Итак, они исследовали существующие теории о 80Zr. Говорят, среди прочего, что это ядро ​​могло быть двойным магическим ядром.
Предыдущие эксперименты показали, что Сердечник из циркония 80 напоминает мяч для регби, а не мяч. По мнению теоретиков, эта форма могла способствовать двойной «магии» ядра. Теоретики более 30 лет подозревали, что ядро ​​из циркона 80 представляет собой деформированное магическое двойное ядро. Экспериментаторам потребовалось время, чтобы доказать это. И теперь, когда у них есть доказательства, подтверждающие теорию, теоретики могут сделать следующий шаг, говорит Хамакер.

Ученые с нетерпением ждут начала ФРИБ и надеюсь узнать больше о необычных ядрах, таких как этот цирконий-80, на этом предприятии.