Впервые зафиксирован трёхпротонный распад у изотопа алюминия-20

Фото из открытых источников

Радиоактивным распадом называют естественный процесс, при котором у нестабильных ядер теряется избыток энергии через испускание излучения. Изучая редкие формы этого явления, в частности, протонное излучение, учёные лучше понимают строение ядер, которые находятся за пределами зоны стабильности.

В журнале Physical Review Letters 10 июля обнародованы итоги экспериментов специалистов Института современной физики (IMP) Китайской академии наук (CAS) и их партнёров, которым впервые удалось зафиксировать и описать изотоп алюминия-20, ранее неизвестного нестабильного ядра, распадающегося через трёхпротонное испускание.

Доцент IMP Сюй Сяодун поясняет, что алюминий-20 стал самым лёгким из открытых изотопов этого элемента. В нём на семь нейтронов меньше в сравнении с устойчивым вариантом, он находится за пределами так называемой протонной капельной линии.

Командой был использован метод in-flight decay на фрагментном сепараторе Центра тяжёлых ионов GSI в немецком Дармштадте. Учёных в первую очередь интересовали угловые корреляции между продуктами распада, которые в итоге и подтвердили существование изотопа. Выяснилось, что в основном состоянии алюминий-20 испускает один протон, переходя в магний-19, а он, в свою очередь, распадается, одновременно выбрасывая два протона.

Таким образом впервые зафиксирован трёхпротонный эмиттер, где промежуточное ядро также обладает двухпротонной радиоактивностью. Авторы проекта отмечают, что реальная зафиксированная энергия распада алюминия-20 оказалась заметно ниже значений, рассчитанных с учётом изоспиновой симметрии. Что говорит о нарушении симметрии между этим изотопом и его зеркальным аналогом — неоном-20.

Открытие стало важным шагом для понимания механизмов распада за границей стабильности и поведения ядер, бедных нейтронами. Сейчас известно более 3300 нуклидов, но стабильно существуют только 300. Остальные в той или иной степени радиоактивны. Наряду с классическими режимами, такими как альфа-, бета-распады и гамма-излучение, в последние десятилетия выявлены и новые — однопротонное (с 1970-х), двухпротонное (с XXI века) и более редкие: с испусканием трёх, четырёх и пяти протонов.