В ядерной физике «магические числа» определяют определённое количество протонов или нейтронов, приводящее к образованию особенно стабильных ядер. Знание этих чисел помогает учёным лучше понять структуру ядра.
Магические числа для стабильных, долгоживущих изотопов известны давно, но магические числа для экзотических, короткоживущих изотопов изучены меньше. Изучая эти редкие случаи, исследователи могут глубже понять ядерный «строительный код» в экстремальных условиях. Это, в свою очередь, улучшает наше понимание того, как образовались элементы во Вселенной, и проливает свет на поведение ядерных сил.
В рамках этих усилий исследователи из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук впервые точно измерили массу чрезвычайно короткоживущего и нейтронодефицитного ядра кремния-22, обнаружив, что число протонов 14 в кремнии-22 является новым магическим числом. Их выводы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Когда число протонов или нейтронов достигает «магического числа», например, 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126, ядро становится более стабильным. Мария Гёпперт-Майер и Й. Ханс Д. Йенсен объяснили это явление в 1940–1950-х годах с помощью оболочечной модели ядра, за что были удостоены Нобелевской премии по физике в 1963 году.
В последние годы исследования экзотических ядер, далеких от долины стабильности — области на нуклидной карте, где обнаружены стабильные изотопы, — выявили новые магические числа нейтронов, такие как 14, 16, 32 и 34. Однако новые магические числа протонов по-прежнему редко встречаются в экспериментальных наблюдениях.
Ранее учёные обнаружили, что в кислороде-22 (14 нейтронов и 8 протонов) нейтрон номер 14 обладает магическими свойствами. Основываясь на ядерной зеркальной симметрии, теоретики предсказали, что протон номер 14 также должен быть магическим числом в его зеркальном ядре, кремнии-22 (8 нейтронов и 14 протонов). Однако получение и измерение кремния-22 чрезвычайно сложно из-за его низкого выхода и короткого периода полураспада, поэтому это теоретическое предсказание до сих пор не было подтверждено.
Используя улучшенную изохронную масс-спектроскопию с определением Bρ, исследователи из IMP успешно измерили массу кремния-22 в основном состоянии в охлаждающем кольце Исследовательского центра тяжёлых ионов в Ланьчжоу. Они также улучшили точность определения массы ранее измеренного кремния-23 почти в семь раз.
Их результаты показывают, что кремний-22 имеет положительную энергию разделения двух протонов, то есть он не теряет два протона спонтанно. Это подтверждает его статус ядра с протонной границей, не обладающего двухпротонной радиоактивностью, тем самым разрешая давний спор в ядерной физике.
Используя новое значение массы, группа вычислила энергию спаривания протонов кремния-22 и сравнила ее с энергией спаривания нейтронов его зеркального ядра кислорода-22, открыв новое магическое число протона 14. Это открытие подтверждается оболочечной моделью Гамова.
Хотя кремний-22 проявляет двойные магические свойства, подобные кислороду-22, исследование показало, что его пространственное распределение протонов более разбросано по сравнению с распределением нейтронов кислорода-22, демонстрируя небольшое нарушение симметрии.
Это исследование углубляет наше понимание экзотических ядерных структур и дает новое представление о взаимодействии нуклонов и существовании крайне экзотических ядер.
В водоемах Земли идёт стремительное исчезновение кислорода
Концентрация растворенного кислорода в реках, океанах, озерах снижается на фоне загрязнений и потепления климата. Эксперты утверждают, что процесс угрожает устойчивости биосферы и грозит обрести необратимый характер. Работу опубликовали в журнале…
Загадочная ось во Вселенной совпадает с осью нашей Солнечной системы
Как раз тогда, когда нам кажется, что мы начинаем познавать Вселенную, новая загадка выбивает это представление из космологии. Будь то люди XVII века, которые наконец-то поняли, что живут на скале,…
Предложен эффективный способ лечения боли в пояснице
Группой австралийских ученых впервые научно подтверждена эффективность плавания для уменьшения физических ограничений у пациентов, которые страдают от болей в поясничном отделе. Результаты исследования озвучены в научном издании British Journal of…
МО: за ночь над регионами России сбили 328 украинских БПЛА
Российские средства ПВО в течение прошедшей ночи перехватили и уничтожили над регионами РФ и акваторией Азовского моря 328 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. Силы ПВО сбили дроны…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ погибли два человека
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области 91 раз за прошедшие сутки, в результате погибли 2 человека, пострадали 13 человек. Об этом сообщил врио губернатора региона Александр Шуваев в "Максе".…
ВС России ночью поразили порты и суда, используемые для снабжения ВСУ
Вооруженные силы РФ ночью нанесли удары по портам Николаев, Одесса и Измаил, поразив портовую инфраструктуру и суда, используемые в интересах ВСУ. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "Сегодня ночью Вооруженными…
Украинцы проигнорировали свою собственную интуицию
Когда во все щели украинского общества начала проникать бандеровщина, жители Украины заглушали в себ...
В сердце обнаружили собственный «мини-мозг»
Сердце, как известно, контролируется головным мозгом. Но, как выяснилось, оно имеет и свою уникальну...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".