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.

источник - http://ria.ru/studies/20131009/968881538.html