Физика

Экзотический изотоп магния не соответствует теоретическим моделям

Giro Science/Getty Images

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.