Это означает, что число протонов и нейтронов в нем таково, что протонные и нейтронные оболочки оказываются полностью заполнены.
Структура ядра, так же как и структура атома, состоит из оболочек, только заполняют их не электроны, а протоны и нейтроны. И так же как в случае атомов, структура ядра наиболее стабильна в том случае, если протонные и нейтронные оболочки оказываются полностью заполненными.
Числа протонов и нейтронов, необходимые для полного заполнения оболочек, называют магическими. Соответственно, магическими зовут ядра с "правильным" числом протонов или нейтронов, а дважды магическими – с магическим набором и тех и других.
В настоящее время физикам известны шесть дважды магических ядер, структура которых подтверждена, – это гелий-4, кислород-16, кальций-40, кальций-48, никель-48 и свинец-208.
Существуют и другие кандидаты на звание дважды магически ядер, однако их время жизни очень мало, поэтому физикам не удается изучить их структуру и подтвердить "статус". Одним из таких кандидатов является изотоп олова-132, в ядре которого есть 50 протонов и 82 нейтрона. Период полураспада олова-132 равен четырем секундам.
Обычно физики проверяют структуру предположительно магического ядра так: пленку из соответствующего изотопа бомбардируют атомами дейтерия – изотопа водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона.
Однако в случае олова-132 создать "мишень" невозможно, поэтому авторы новой работы провели эксперимент, используя обратную схему. Они разгоняли частицы олова-132 до одной десятой скорости света и бомбардировали ими полиэтиленовую пленку, в которой все атомы протия ("обычный" легкий изотоп водорода) были заменены на дейтерий.
Встречаясь с дейтерием, изотоп олова-132 "забирал" у него нейтрон. При этом "остаток" ядра дейтерия – протон – улетал. Изучая характеристики этого протона, ученые смогли доказать, что частица, "оторвавшая" от него нейтрон, действительно представляет собой дважды магическое ядро.
До сих пор считалось, что доказать "двойную магическую" природу ядра олова-132 на имеющемся у ученых оборудовании невозможно. И сейчас это удалось сделать только благодаря "хитрому" эксперименту.
Окриджская лаборатория, где была выполнена эта работа, входит в число трех ведущих лабораторий, которые занимаются исследованием природы атомных ядер и синтезом новых элементов. Два других исследовательских центра расположены в Дармштадте в Германии и в Дубне в Подмосковье.
Главные темы