Физики
ЦЕРНа нашли новое «магическое число» для сверхтяжелых
элементов
Физики ЦЕРНа впервые измерили массу экзотических ядер кальция, «перегруженных» нейтронами, и обнаружили новое «магическое число» — число нейтронов, которое делает ядра более стабильными — это поможет ученым в синтезе новых сверхтяжелых элементов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Ядро атома может быть более или менее устойчивым в зависимости от того, заполнены ли до конца оболочки из нейтронов и протонов. Если оболочки заполнены, то ядро более устойчиво. Таким образом, изотопы с ядрами, содержащими определенное количество нейтронов и протонов (так называемые «магические числа») — могли существовать достаточно долго. До сих пор ученым было известно только семь магических чисел — 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126.
Участники эксперимента ISOLTRAP получили ядра экзотических изотопов кальция — кальция-53 и кальция-54, которые содержат 33 и 34 нейтрона. Обычно массу короткоживущих ядер измеряют с помощью специальной магнитной ловушки, но для изотопов кальция это оказалось невозможно. Поэтому ученые использовали специальный масс-спектрометр, где ядра перемещались взад-вперед между электростатическими «зеркалами» — по времени пролета и была измерена их масса с точностью 0,001%.
Отклонение массы от ожидаемой — «дефект массы», связанный с энергией взаимодействия в ядре, позволило ученым определить, насколько устойчиво ядро к распаду. В результате было доказано, что существует новое магическое число — 32. Такое число нейтронов содержится в ядре кальция-52, масса которого была измерена в прежних экспериментах.
«С энергией связи в оболочке около 4 мегаэлектронвольт новое открытие для кальция-52 сопоставимо с открытием всей классической теории магических чисел», — говорит Клаус Блаум, руководитель группы ISOLTRAP. Этот результат поможет физикам проникнуть на «остров стабильности» — то есть получить нейтронно-избыточные ядра сверхтяжелых элементов, которые согласно теории «магических чисел» могут быть долгоживущими.
источник - http://ria.ru/science/20130620/944605744.html
Один из изотопов кальция помог физикам найти новое
"магическое число"
Ядро одного из "тяжелых" изотопов кальция,
кальция-54, оказалось необычно стабильным и устойчивым к внешнему воздействию
благодаря особому числу нейтронов внутри него (34 частицы), что делает кальций
элементом с сразу четырьмя возможными "магическими числами", заявляют
японские физики в статье, опубликованной в журнале Nature.
Считается, что устойчивость ядра атома зависит от того, как
заполнены оболочки из нейтронов и протонов внутри него. Поэтому, даже
нестабильные изотопы могут существовать аномально долго, если их ядра содержат
определенное количество нейтронов и протонов, так называемое "магическое
число". До сих пор ученым было известно только восемь таких чисел — 2, 8,
20, 28, 50, 82 и 126, а также 32, открытое в июне этого года в ЦЕРНе при изучении кальция-52.
Дэвид Степпенбэк из университета
Токио (Япония) и его коллеги добавили к их числу еще одно "магическое
число", экспериментируя с другим изотопом этого металла — кальцием-54. Он
содержит в себе 20 протонов и 34 нейтрона, и авторы статьи, опираясь на выводы
и экспериментальные данные своих коллег из ЦЕРНа,
имели серьезные основания полагать, что это ядро тоже может быть
"магическим".
Они попытались подтвердить эту гипотезу, попытавшись создать
ядра кальция-54 в лаборатории, бомбардируя "мишень" из бериллия при
помощи ионов скандия-55 и титана-56, разогнанных до 60% от скорости света. По
замыслу физиков, столкновения атомов бериллия с ионами-"снарядами"
должны были породить ядра кальция-54 в особых энергетических состояниях,
которые позволяют оценить прочность его оболочек.
Гамма-лучи высокой энергии, возникавшие при появлении таких
ядер, подтвердили подозрения исследователей — кальций-54 был действительно
очень стабильным, сопоставимым по своей "прочности" с кальцием-52 и
другими "магическими" ядрами. Данный факт позволяет считать кальций
одним из немногих элементов, изотопы которого являются носителями сразу четырех
"магических чисел" — 20, 28, 32 и 34, заключают ученые.