Японское исследование, опубликованное сегодня в журнале Physical Review Letters, стало возможным благодаря интенсивному лучу на заводе Radioactive Beam Factory (RIBF) в RIKEN, который производит самые интенсивные пучки радиоактивных изотопов в мире.Внутри атомного ядра протоны и нейтроны организованы в оболочечные структуры, похожие на электронную оболочку атома. Когда протонные или нейтронные оболочки заполнены 2, 8, 20, 28, 50, 82 или 126 нуклонами, эти числа называются «магическими», и ядра принимают сферическую форму. Напротив, ядра теряют свою сферическую форму и становятся «деформируемыми», когда число нуклонов не является магическим.
Недавние экспериментальные данные о богатых нейтронами радиоактивных изотопах поставили под сомнение предположение о том, что магические числа одинаковы для всех ядер. Например, было показано, что богатый нейтронами изотоп 32Mg, состоящий из 12 протонов и 20 нейтронов, деформируется из-за исчезновения магического числа нейтронов 20.
Кроме того, деформируется 42Si с 14 протонами и 28 нейтронами.«Остров деформации» — это область ядерной карты, содержащая элементы, о которых известно, что они теряют свое нейтронное магическое число 20. Ранее считалось, что эта область состоит всего из нескольких ядер около 32Mg. В текущем исследовании группа под руководством доктора Питера Дорненбала и доктора Хироёши Сакураи пыталась понять, являются ли области около 32Mg и 42Si двумя изолированными островками деформации или принадлежат к одной и той же, более крупной, связанной области деформации.
Чтобы провести эксперимент, команда ускорила луч стабильного 48Ca до 70% скорости света и направила его на бериллиевую мишень. Полученные радиоактивные 39Al и 40Si были отобраны и очищены в пучки, которые были выпущены со скоростью 60% от скорости света на углеродную мишень. На этом втором этапе были получены богатые нейтронами радиоактивные изотопы магния 34,36,38Mg.
Измеряя уровни энергии гамма-лучей, испускаемых первыми возбужденными состояниями этих изотопов, команда смогла сделать вывод, что все они имели очень деформированную форму и утратили свои магические числа 20 и 28.«За последние два десятилетия центр RIKEN Nishina стал пионером в исследованиях экзотических ядер в этой области ядерной карты и исчезновении нейтронного магического числа 20. Благодаря мощи RIBF мы теперь можем изучать гораздо больше нейтронных — богатые ядра. Когда мы увидели наши результаты, мы были очень удивлены величиной Острова Деформации », — пояснил д-р Доорненбал.
«Измерение эволюции ядерных оболочек помогает нам понять основные силы внутри ядра, которые также играют важную роль в создании новых химических элементов при сверхновых», — добавил доктор Дорненбал.