Открытие самого тяжелого протон-излучающего ядра
С момента открытия радиоактивности ядерная физика непрерывно расширяет границы нашего понимания материи. Одним из самых редких и загадочных явлений остается протонный распад — процесс, при котором нестабильное ядро испускает протон, стремясь к стабильности. Почти три десятилетия научное сообщество ждало нового прорыва в этой области, и теперь он свершился: в Лаборатории ускорителей Университета Ювяскюля (Финляндия) было найдено самое тяжелое на сегодняшний день ядро, распадающееся с испусканием протона.
Это открытие, опубликованное в Nature Communications, не только вносит новый изотоп в таблицу нуклидов, но и бросает вызов существующим теоретическим моделям. Речь идет об астате-188 (188At) — изотопе, существующем лишь мгновения, но обладающем уникальными свойствами. Его изучение проливает свет на поведение экстремально нестабильных ядер и может изменить представления о структуре материи вблизи границ стабильности.
Эксперимент на грани возможного
Астат (At, от лат. Astatium) — один из самых редких элементов на Земле, все его изотопы радиоактивны и быстро распадаются. Новый изотоп, 188At, был синтезирован в реакции слияния-испарения: пучок ионов стронция-84 (84Sr) бомбардировал мишень из природного серебра (107Ag). Образовавшиеся ядра астата-188 мгновенно распадались, испуская протоны, но благодаря высокочувствительному детектору реколл-сепаратора RITU ученым удалось зафиксировать этот процесс.
«Протонное излучение — это как сигнал SOS от ядра, пытающегося избавиться от избыточной энергии, — объясняет Хенна Кокконен, ведущий автор исследования. — Но чтобы его уловить, нужны невероятно точные методы, ведь такие ядра живут доли секунды и образуются в ничтожных количествах».
Дыннообразное ядро и загадка энергии связи
Особенность 188At не только в его массе, но и в необычной форме. Теоретический анализ показал, что это ядро сильно деформировано — оно не сферическое, а вытянутое, напоминающее дыню. Более того, его свойства противоречат прежним систематикам: энергия связи валентного протона оказалась неожиданно низкой.
«Мы столкнулись с эффектом, который ранее не наблюдался в тяжёлых ядрах, — говорит Хенна Кокконен. — Возможно, это следствие усиленного сдвига Томаса-Эрмана — квантового явления, которое до сих пор считалось малозначимым для таких масс».
Наследие и будущее открытия
Это исследование — часть диссертационной работы Кокконен, которая уже в 2023 году открыла другой экзотический изотоп, астат-190. «Каждое такое открытие — как находка новой звезды в космосе, — отмечает она. — Мы не просто добавляем строчку в таблицу изотопов, а проверяем, насколько далеко простираются законы ядерной физики».
Дальнейшие эксперименты могут раскрыть новые аспекты протонного распада и, возможно, обнаружить ещё более тяжёлые ядра, испускающие протоны. Это не только углубит понимание ядерных сил, но и приблизит нас к разгадке того, как формируются элементы во Вселенной — в недрах звезд и при взрывах сверхновых.
Открытие 188At — не просто научная сенсация, а важный шаг к познанию пределов существования материи. Оно напоминает, что даже спустя столетие исследований атомное ядро продолжает удивлять нас своей сложностью и красотой.