Экзотический изотоп магния не соответствует теоретическим моделям

Физики впервые детально изучили изотоп ⁴⁰Mg — относительно легкий атом с исключительно высоким содержанием нейтронов. Оказалось, что энергетические уровни этого ядра значительно отличаются от предсказаний теоретических моделей. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Легкие стабильные ядра обычно содержат примерно одинаковое количество протонов и нейтронов. Несмотря на то, что можно создать изотопы с значительным отклонением от этого баланса, есть граница стабильности, после пересечения которой ядро не может существовать продолжительное время и распадается. Если в предельное ядро добавить еще один нейтрон, то ядерный потенциал оказывается недостаточно сильным для удержания очередной частицы даже в виде короткоживущего метастабильного состояния.

В новой работе физики описывают результаты изучения впервые полученного энергетического спектра изотопа ⁴⁰Mg с периодом полураспада около одной миллисекунды, который был открыт в 2007 году. В этом ядре 12 протонов и 28 нейтронов, что помещает его исключительно близко к границе стабильности. На самом деле уже ядро ³⁹Mg является несвязанным: самый внешний нейтрон оказывается не ограничен объемом ядра. Однако спаривание нейтронов делает ⁴⁰Mg вновь связанным. Авторы получали необходимые ядра путем отщепления протона от ⁴¹Al в Фабрике радиоактивных изотопов института RIKEN (Япония).

Предыдущие исследования изотопа ³⁸Mg указали на вытянутую яйцеобразную форму ядра. Энергии его первых двух возбужденных уровней согласовывались с предсказаниями теоретических моделей. Однако новые измерения ⁴⁰Mg резко разошлись с моделями: энергия первого возбужденного уровня оказалась на 20% ниже предсказанной, а второго — почти в два раза ниже.

На данный момент у авторов нет полноценного обоснования полученных результатов, но они склоняются к объяснению через эффекты слабого связывания. Эта идея предполагает, что ядро ⁴⁰Mg похоже на ядро ³⁸Mg, окруженное гало из двух слабо связанных нейтронов. Однако необходимы детальные теоретические вычисления, которые смогут подтвердить или опровергнуть возможность объяснить полученный энергетический спектр в рамках такого предположения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.