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

Физики из России выяснили, что заставляет атомы ртути превращаться в "яйца"

© Фото : CERNУстановка RILIS, на которой ученые ЦЕРН измерили форму атомов ртути
Установка RILIS, на которой ученые ЦЕРН измерили форму атомов ртути

МОСКВА, 1 окт – РИА Новости. Российские и зарубежные ученые, работающие в ЦЕРН, нашли объяснение того, почему атомы некоторых изотопов ртути могут резко растягиваться, превращаясь в "яйцо", если из них выбить всего один нейтрон. Их выводы были представлены в журнале Nature Physics.

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.
"Поведение таких экзотических ядер было крайне сложно не только наблюдать, но и просчитывать, из-за чего их форма оставалась загадкой для нас. Только после создания ускорителя RILIS в рамках проекта ISOLDE и объединения усилий с другими учеными мы смогли заглянуть внутрь этих изотопов", — заявил Брюс Марш (Bruce Marsh), представитель ЦЕРН и глава коллаборации.

Тайны микромира

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 — "магические числа" — могли существовать достаточно долго. До сих пор ученым было известно только семь магических чисел — 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126.

При избытке нейтронов или при их нехватке ядра тяжелых элементов становятся крайне неустойчивыми. В некоторых случаях они приобретают крайне необычную форму, похожую на грушу, мяч для регби или яйцо. Почему это происходит, физики пока понимают далеко не полностью.

Грушевидная структура ядра радия-224
Ядро атома радия-224 оказалось похожим на грушу, выяснили ученыеПо современным представлениям, некоторые изотопы "тяжелых" элементов, таких как уран, радий, радон или торий, могут принимать такую форму, однако это не было подтверждено экспериментальным путем.

К примеру, примерно полвека назад ученые ЦЕРН нашли намеки на то, что ядра некоторых изотопов ртути, таких как ртуть-181, ртуть-183 и ртуть-185, имеют вытянутую форму и несколько других аномальных свойств. При этом атомы свинца, похожие на них по массе и отличающиеся лишь двумя "лишними" протонами, а также остальные изотопы ртути, выглядят вполне заурядно, напоминая обычный круглый футбольный мяч. 

Участники коллаборации ISOLDE, как отмечает Марш, уже много лет изучают и "магические" ядра, и их нестабильные антиподы, проверяя эти открытия и пытаясь понять, что происходит внутри подобных ядер и как по ним распределены протоны и нейтроны.

Атом, электрон и окружающая его свита из виртуальных частиц
Физики из России и Европы заглянули внутрь ядер сверхтяжелых атомов

Для ответа на этот вопрос физики недавно создали ускорительную установку RILIS, которая разгоняет ядра интересующих ученых элементов до сверхвысоких скоростей и считывает их форму, обстреливая их пучками лазерного излучения.

Когда эти лучи сталкиваются с атомами, их фотоны взаимодействуют с электронами, вращающимися вокруг ядра, и их свойства незаметным образом, но меняются, что отражается на их спектре. Отслеживая эти изменения, ученые могут определять форму и размеры этих атомов, а также многие другие их свойства.

Ядра-перевертыши

В прошлом, подобные эксперименты уже проводились, однако детекторам прошлых поколений не хватало точности, чтобы доказать, что ядра некоторых изотопов ртути похожи по форме не на шар, а на мяч для регби. Установка RILIS не только помогла решить эту проблему, но и открыть еще два "аномальных" изотопа – ртуть-177 и ртуть-179, чьи атомы в среднем живут всего несколько сотен миллисекунд.

Используя данные, собранные в ходе этих наблюдений, физики попытались понять, что заставляет шарообразные ядра ртути превращаться в "яйца", используя методы математического моделирования.

Их расчеты показали, что яйцеобразная форма атомов ртути-181, ртути-183 и ртути-185 была связана с тем, что внутри них существовала группа из четырех протонов и нескольких связанных с ними нейтронов, отличавшихся аномально высоким уровнем энергии.

Юрий Оганесян, академик, научный руководитель лаборатории ядерных реакций имени Флёрова. Архив
Юрий Оганесян: мы хотим узнать, где кончается таблица Менделеева

Взаимодействия этой "могучей кучки" частиц с остальными протонами и нейтронами определяют форму ядра. Если нейтронов в нем содержится нечетное количество, то тогда оно деформируется, а при четном числе частиц обе "группировки" уравновешивают друг друга.  Что интересно, любые возбуждения будут заставлять атом превратиться из шара в яйцо и наоборот, в зависимости от изначального числа нейтронов.

Как надеются физики, их расчеты и экспериментальные данные помогут открыть еще более экзотические формы атомных ядер, интересные с точки зрения поисков "островка стабильности" – особой области масс и атомных чисел в периодической таблице Менделеева, элементы которой не распадаются неожиданно долгое время.

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