Свинец-208: выход за пределы сферической симметрии

Международное исследовательское сотрудничество под руководством ученых из Группы ядерной физики Университета Суррея опровергло давнее убеждение о том, что атомное ядро свинца-208 (²⁰⁸Pb) имеет идеально сферическую форму. Это открытие бросает вызов фундаментальным представлениям о структуре атомных ядер и имеет значительные последствия для понимания процессов формирования тяжелых элементов во Вселенной.

Свинец-208, являясь «двойным магическим» ядром, долгое время считался эталоном стабильности и сферической симметрии. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что ядро свинца-208 имеет слегка вытянутую форму, напоминающую мяч для регби.

Эксперимент проводился с использованием высокоточного гамма-спектрометра GRETINA в Аргоннской национальной лаборатории в США. Ученые бомбардировали атомы свинца высокоскоростными пучками частиц, ускоренными до 10% скорости света.

Это позволило возбудить квантовые состояния ядер свинца-208 и изучить их свойства через анализ гамма-излучения. Результаты показали, что форма ядра отклоняется от идеальной сферы, что противоречит ранее принятым теоретическим моделям.

Мы смогли объединить четыре отдельных измерения, используя самое чувствительное в мире экспериментальное оборудование для такого рода исследований, что и позволило нам сделать это сложное наблюдение. То, что мы увидели, удивило нас, убедительно продемонстрировав, что свинец-208 не является сферическим, как можно было бы наивно предположить. Полученные результаты напрямую опровергают результаты наших коллег в области ядерной теории, что открывает захватывающие перспективы для будущих исследований». Джек Хендерсон, научный сотрудник UKRI Future Leaders Fellow

Доктор Джек Хендерсон, ведущий исследователь проекта, отметил, что объединение четырех независимых измерений с использованием самого чувствительного оборудования позволило сделать это неожиданное открытие. Оно ставит под сомнение существующие теоретические представления и открывает новые направления для исследований в ядерной физике.

Профессор Пол Стивенсон, ведущий теоретик исследования, подчеркнул, что эксперименты выявили сложность структуры ядра, которая ранее недооценивалась. Теперь физики пересматривают модели, чтобы объяснить наблюдаемые отклонения, включая возможность нерегулярных колебаний ядра.

Это исследование, проведенное с участием экспертов из ведущих научных центров Европы и Северной Америки, не только меняет понимание структуры ядер, но и имеет широкие последствия для астрофизики, ядерной стабильности и квантовой механики. Оно открывает новые горизонты для изучения природы тяжелых элементов и процессов, происходящих в ядрах атомов.