Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов

МОСКВА, 17 авг – РИА Новости. Физики из России и Франции выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов, при которых один из их нейтронов совершает "побег", сведения о чем помогут космологам раскрыть тайны химической эволюции Вселенной, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review C.

"Эти данные позволяют определить вероятность образования легких элементов, количество протонов в атомных ядрах которых варьируется от 10 до 70. Эта характеристика распада имеет большое значение при изучении процесса синтеза тяжелых элементов в недрах звезд в астрофизике", — рассказал Юрий Пенионжкевич из Объединенного института ядерных исследований РАН в Дубне, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Модель атома
Ученые пока не нашли следов "новой физики" в распаде нейтроновФизики из США впервые измерили спектр фотонов, возникающих при распаде нейтронов, и не нашли расхождений со Стандартной моделью устройства микромира, что сужает поле поисков "новой физики".

Все ядра элементов тяжелее водорода состоят из двух типов элементарных частиц – протонов, заряженных положительно, и нейтронов, не имеющих заряда. То, как много протонов и нейтронов содержит атом, определяет то, насколько стабильным он является. При избытке и того, и другого типа частиц ядро старается избавиться от "лишних" протонов или нейтронов, превращая один из нейтронов в протон или наоборот, трансмутируя протон в нейтрон.

В некоторых редких случаях, когда в атоме содержится гораздо больше нейтронов, чем протонов, подобные распады приводят к выделению свободных нейтронов или пар нейтронов и электронов. Пока ученые не знают, как часто происходят подобные события и не знают, какие именно процессы заставляют нестабильное ядро вести себя таким образом, что мешает точному определению того, какие элементы формируются в звездах и как подобные нейтроны влияют на поведение топлива в ядерных реакторах.

Ситуация осложняется тем, что существует целый набор элементов с определенным количеством протонов и нейтронов, так называемым "магическим числом", которые обладают заметно более высокой стабильностью, чем предсказывает теория, и не распадаются подобным образом. Как полагают сегодня ученые, понимание принципов нейтронного распада ядер позволит нам вычислять подобные "магические числа" теоретически, а не искать их вслепую.

Один из компонентов установки ISOLTRAP
Физики ЦЕРНа нашли новое "магическое число" для сверхтяжелых элементовУченые доказали, что существует новое магическое число - 32. Такое число нейтронов содержится в ядре кальция-52, масса которого была измерена в прежних экспериментах.

Как отмечает Пенионжкевич, ответ на этот вопрос найти крайне сложно, так как нейтроны, в отличие от других продуктов распада нестабильных элементов, гораздо сложнее увидеть и "поймать" из-за отсутствия у них положительного или отрицательного заряда.

Российские ученые решили эту проблему, создав детектор TETRA, способный "видеть" подобные нейтроны, замедляя их и заставляя их взаимодействовать с атомами гелия-3. Эти взаимодействия порождают потоки заряженных частиц, обладающих уникальными чертами, благодаря которым физики могут отличать следы "сбежавших" нейтронов от частиц, попавших в детектор случайно.

© Фото : ОИЯИ, пресс-служба РНФДетектор TETRA, созданный физиками из ОИЯИ РАН в Дубне
Детектор TETRA, созданный физиками из ОИЯИ РАН в Дубне

Этот детектор Пенионжкевич и его коллеги подключили к ускорительной установке ALTO в городе Орсэ во Франции, способной вырабатывать пучки ионов трех изотопов галлия – галлия-82, галлия-83 и галлия-84. Все эти три версии этого металла могут распадаться по двум сценариям – путем "обычного" бета-распада, в ходе которого нейтрон превращается в протон и остается внутри атома, и путем нейтронного распада, когда еще один нейтрон покидает ядро вместе с электроном, возникшим в ходе подобного превращения.

Ученых интересовало то, как часто происходят распады по этим двум сценариям, и то, как соотношение числа нейтронов и протонов, а также расстояние до "магического числа", влияют на вероятность "побега" нейтрона из атома галлия при его превращении в германий.

Детектор гамма-лучей DALI2, при помощи которого ученые изучали свойства ядер кальция-54
Один из изотопов кальция помог физикам найти новое "магическое число"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".

Как показали эти наблюдения, вероятность подобного распада зависит от особых коллективных колебаний нейтронов и протонов в ядре атома, так называемого малого резонанса Гамова-Теллера, в существовании которого многие ученые сомневались. К примеру, в пользу этого говорит то, что вероятность нейтронного распада более тяжелого галлия-84 была меньше, а не выше, чем у галлия-83, что нельзя объяснить иным путем.

Открытие его следов, как считает Пенионжкевич, поможет ученым не только понять, как возникла Земля и другие планеты и звезды Вселенной, но и поможет открыть новые "магические числа", в том числе характерные для сверхтяжелых элементов в пока не открытом "острове стабильности".

Рекомендуем
РИА
Новости
Лента
новостей
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала