มาตรการของอะตอม 'Double Magic' เปิดเผยความประหลาดใจที่ไม่คาดคิดภายใน

การทดลองนำไปสู่อะตอมตะกั่วพิเศษที่มีอนุภาคความเร็วสูงได้เผยให้เห็นความประหลาดใจที่น่าตกใจ

ห่างไกลจากนักฟิสิกส์ทรงกลมที่สมบูรณ์แบบจากมหาวิทยาลัยเซอร์เรย์คาดว่าจะพบหัวใจของไอโซโทปที่เรียกว่า lead-208 (²⁰⁸PB) ปรากฏขึ้นอย่างไม่คาดคิด

การค้นพบแสดงให้เห็นว่านิวเคลียสอะตอมอาจซับซ้อนกว่าที่เราคิดและอาจมีผลกระทบต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการก่อตัวขององค์ประกอบหนัก

"ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งบอกถึงการเสียรูปแบบ prolate โดยเฉลี่ยสำหรับระบบ" นักวิจัยเขียนในกระดาษของพวกเขา "ดังนั้นแม้จะเป็นรากฐานที่สำคัญของภูมิทัศน์นิวเคลียร์²⁰⁸PB ยังคงเป็นปริศนาสำหรับทฤษฎีโครงสร้างนิวเคลียร์ "

²⁰⁸PB เป็นอะตอมที่พิเศษมาก เมื่อจำนวนโปรตอนหรือนิวตรอนเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าหมายเลข 'เวทมนตร์' นิวเคลียสเหล่านั้นจะเป็นเปลือกที่ถูกครอบครองอย่างเต็มที่ อะตอมที่ทั้งโปรตอนและนิวตรอนประกอบด้วยตัวเลขเวทมนตร์เป็นที่รู้จักกันในชื่อเวทมนตร์- นี่เป็นกรณีของ²⁰⁸PB ซึ่งมี 82 โปรตอนและ 126 นิวตรอน

นิวเคลียสเวทมนตร์เป็นสองเท่ามีความเสถียรโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการสลายตัวของนิวเคลียร์²⁰⁸PB เป็นไอโซโทปที่มั่นคงที่สุดที่รู้จักกันมากในองค์ประกอบใด ๆ ดังนั้นจึงถือว่าเป็นรากฐานสำคัญที่สำคัญของฟิสิกส์นิวเคลียร์และกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจนิวเคลียสเวทมนตร์เป็นสองเท่าทั่วกระดาน

เพราะมันมีเสถียรภาพมากนักวิทยาศาสตร์จึงคิดว่านิวเคลียสจะต้องเป็นทรงกลมอย่างสมบูรณ์แบบ แต่เมื่อพวกเขาใช้ห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์สารประกอบGamma-ray spectrometer ในสหรัฐอเมริกาเพื่อตรวจสอบโครงสร้างของมันนั่นไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาพบ

"เราสามารถรวมการวัดสี่แบบแยกกันโดยใช้อุปกรณ์ทดลองที่ละเอียดอ่อนที่สุดในโลกสำหรับการศึกษาประเภทนี้ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เราสามารถทำการสังเกตที่ท้าทายนี้ได้"เฮนเดอร์สันกล่าว-

"สิ่งที่เราเห็นทำให้เราประหลาดใจแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าตะกั่ว -208 ไม่ใช่ทรงกลมอย่างที่ใคร ๆ ก็คิดว่าการค้นพบนั้นท้าทายโดยตรงจากเพื่อนร่วมงานของเราในทฤษฎีนิวเคลียร์นำเสนอถนนที่น่าตื่นเต้นสำหรับการวิจัยในอนาคต"

การทดลองเกี่ยวข้องกับการทิ้งระเบิดนิวเคลียสของ²⁰⁸PB ที่มีอนุภาคเร่งความเร็วเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง-ประมาณ 30,000 กิโลเมตร (19,000 ไมล์) ต่อวินาที การทิ้งระเบิดนี้ทำให้เกิดควอนตัมรัฐในนิวเคลียส; ในทางกลับกันนักฟิสิกส์สามารถวิเคราะห์สถานะควอนตัมเหล่านี้เพื่อเปิดเผยรูปร่างของนิวเคลียสเอง

นักวิจัยใช้การวัดสถานะควอนตัมสี่ครั้งรวมกันเพื่อค้นพบรูปร่างทรงกลมที่แบนเล็กน้อยที่หัวใจของหัวใจ²⁰⁸Pb.

ตอนนี้ไม่ใช่ว่าไม่มีใครเคยดู²⁰⁸PB ก่อน มันเป็นนิวเคลียสอะตอมที่ได้รับการศึกษาความยาว เพื่อค้นพบว่ารูปร่างของมันแตกต่างจากสิ่งที่นักฟิสิกส์ได้ภาพหลังจากการศึกษาทั้งหมดนี้เป็นเรื่องที่น่าเหลือเชื่อ และนักวิจัยบอกว่าพวกเขาไม่รู้ว่าทำไมมันถึงเป็น spheroid oblate

เป็นการค้นพบที่ชี้ให้เห็นว่าอาจมีนิวเคลียสอะตอมมากกว่าที่เราคิดไว้และจำเป็นต้องมีงานมากขึ้นเพื่อเปิดเผยความลับของพวกเขา

"การทดลองที่มีความอ่อนไหวสูงเหล่านี้ทำให้เกิดความเข้าใจใหม่ในสิ่งที่เราคิดว่าเราเข้าใจดีมากนำเสนอความท้าทายใหม่ในการทำความเข้าใจเหตุผลว่าทำไม"Paul Stevenson นักฟิสิกส์นิวเคลียร์กล่าวว่าของมหาวิทยาลัยเซอร์เรย์

"ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการสั่นสะเทือนของนิวเคลียสตะกั่ว -208 เมื่อตื่นเต้นในระหว่างการทดลองนั้นปกติน้อยกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ตอนนี้เรากำลังปรับทฤษฎีของเราเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาว่าความคิดเหล่านี้ถูกต้องหรือไม่"

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพ-