Zdeformowane jądra atomowe są podwójnie magiczne. Naukowcy odkryli brakującą masę cyrkonu-80
Naukowiec Narodowe Laboratorium Cyklotronów Nadprzewodzących (NSCL) i Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) na Michigan State University rozwiązały zagadkę brakującej masy cyrkonu-80, zagadkę, na którą natknęli się sami. Eksperymenty przeprowadzone w NSCL wykazały, że rdzeń Cyrkon-80zawierający 40 protonów i 40 neutronów jest znacznie lżejszy niż powinien. Teoretycy z FRIB przeprowadzili teraz obliczenia, które dostarczają odpowiedzi na pytanie, co dzieje się z brakującą masą.
Relacja między teoretykami a fizykami eksperymentalnymi jest jak skoordynowany taniec, mówi główny autor artykułu opublikowanego w Nature Physics, Alec Hamaker. Czasami to teoretycy przodują i pokazują coś przed odkryciem eksperymentalnym, a czasami to eksperymentatorzy odkrywają coś, czego teoretycy się nie spodziewali – dodaje Ryan Ringle.
Źródło obrazu: Wikipedia / Ci,
Najnowsze osiągnięcie to tylko przedsmak tego, czego mogą oczekiwać naukowcy z całego świata. Już teraz oferuje NSCL, wiodącą lokalizację w USA do badań nad rzadkimi Izotopy, ogromne możliwości dla naukowców. Ale FRIB, który ma zostać otwarty w przyszłym roku, będzie absolutnie wyjątkowy. Naukowcy z całego świata będą mogli wytwarzać izotopy niedostępne nigdzie indziej. Obiekty takie jak FRIB nie tylko poszerzają naszą wiedzę o wszechświecie, ale także umożliwiają nam udoskonalenie np. leczenia raka. Ringle wyjaśnia, że FRIB umożliwi niedostępne wcześniej badania i że obiekt zapewni nowe odkrycia przez wiele nadchodzących dziesięcioleci.
Wróćmy jednak do naszego 80Zr. Został wykonany w NSCL, a możliwości ośrodka pozwoliły naukowcom zmierzyć jego masę z niespotykaną dotąd dokładnością. Masę tego pierwiastka mierzono już wcześniej, ale nigdy tak dokładnie. A te precyzyjne pomiary ujawniły wiele ciekawych rzeczy. Ponieważ jeśli potrafimy tak precyzyjnie określić masę, w rzeczywistości mierzymy utraconą masę. Ponieważ masa jądra atomowego nie jest równa sumie mas protony i Neutrony. Część brakującej masy manifestuje się jako energia utrzymująca rdzeń razem, wyjaśnia Ringle.
Wszyscy pamiętamy słynne równanie Einsteina E = mc ^ 2. To nic więcej niż to Masa i Energia są równoważne, są równoważne. Można to jednak zaobserwować tylko w ekstremalnych warunkach, takich jak te występujące w jądrze atomowym. Ponieważ jeśli jest więcej energii wiązania między protonami i neutronami w jądrze, jeśli są one ściślej ze sobą powiązane, to brakuje większej masy. I tak właśnie jest w przypadku rdzenia cyrkonowego-80, ponieważ nowe eksperymenty wykazały, że siły między neutronami i protonami są większe niż oczekiwano. A jeśli tak, teoretycy musieli znaleźć wyjaśnienie, dlaczego tak się stało.
Zbadali więc istniejące teorie o 80Zr. Mówią między innymi, że ten rdzeń może być podwójnym magicznym rdzeniem.
Poprzednie eksperymenty sugerowały, że Rdzeń cyrkonowy 80 przypomina bardziej piłkę do rugby niż piłkę. Według teoretyków kształt ten mógłby przyczynić się do podwójnej „magii” rdzenia. Teoretycy podejrzewali od ponad 30 lat, że cyrkonowy rdzeń 80 jest zdeformowanym magicznym podwójnym rdzeniem. Eksperymentatorom zajęło trochę czasu, aby to udowodnić. A teraz, gdy mają dowody na poparcie teorii, teoretycy mogą zrobić kolejny krok, mówi Hamaker.
Naukowcy z utęsknieniem czekają na start FRYB i mam nadzieję dowiedzieć się więcej o niezwykłych rdzeniach, takich jak ten cyrkon-80 dzięki temu urządzeniu.