“雙重魔法”原子的測量揭示了內(nèi)部的意外驚喜

一項(xiàng)用高速粒子鈍擊特殊鉛原子的實(shí)驗(yàn)揭示了一個令人震驚的驚喜。

與薩里大學(xué)物理學(xué)家期望找到的完美球體相去甚遠(yuǎn)，稱為鉛 208 （²⁰⁸Pb） 似乎意外地被壓扁了。

這一發(fā)現(xiàn)表明，原子核可能比我們想象的要復(fù)雜，并且可能對我們理解重元素的形成產(chǎn)生影響。

“這些結(jié)果表明該系統(tǒng)的時間平均 prolate 變形，”研究人員寫在他們的論文中?！耙虼?，即使作為核領(lǐng)域的基石，²⁰⁸Pb 仍然是核結(jié)構(gòu)理論的一個謎題。

²⁰⁸Pb 是一個非常特殊的原子。當(dāng)質(zhì)子或中子的數(shù)量是我們所說的“神奇”數(shù)時，這些核子會形成一個完全占據(jù)的殼層。質(zhì)子和中子都由幻數(shù)組成的原子稱為雙重魔力;這種情況²⁰⁸Pb，它有 82 個質(zhì)子和 126 個中子。

雙重魔法核對核衰變特別穩(wěn)定;²⁰⁸Pb 是所有元素中已知最重的穩(wěn)定同位素;因此，它被認(rèn)為是核物理學(xué)的重要基石，也是全面理解 Doublely Magic Nuclei 的關(guān)鍵。

因?yàn)樗浅７€(wěn)定，科學(xué)家們認(rèn)為原子核必須是完美的球形。但是，當(dāng)他們使用阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的GRETINA 視網(wǎng)膜美國的伽馬射線光譜儀探測其結(jié)構(gòu)，但這不是他們發(fā)現(xiàn)的。

“我們能夠使用世界上最靈敏的實(shí)驗(yàn)設(shè)備將四個獨(dú)立的測量結(jié)果結(jié)合起來進(jìn)行此類研究，這就是我們能夠進(jìn)行這項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的觀察的原因?！?a>Henderson 說.

“我們所看到的讓我們感到驚訝，最終證明 lead-208 并不像人們天真地假設(shè)的那樣是球形的。這些發(fā)現(xiàn)直接挑戰(zhàn)了我們在核理論領(lǐng)域同事的成果，為未來的研究提供了一條令人興奮的途徑。

實(shí)驗(yàn)涉及轟擊²⁰⁸粒子的鉛加速到令人瞠目結(jié)舌的光速的 10%，大約每秒 30,000 公里（19,000 英里）。這種轟擊激發(fā)了原子核中的量子態(tài);反過來，物理學(xué)家可以分析這些量子態(tài)以揭示原子核本身的形狀。

研究人員進(jìn)行了四次獨(dú)立的量子態(tài)測量，將它們結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)了²⁰⁸鉛。

現(xiàn)在，并不是說從來沒有人看過²⁰⁸Pb 之前。這是一個已經(jīng)被詳細(xì)研究過的原子核。畢竟，這項(xiàng)研究后發(fā)現(xiàn)它的形狀與物理學(xué)家所描繪的形狀不同，這有點(diǎn)令人興奮。而且，研究人員說，他們不知道為什么它是一個扁球體。

這一發(fā)現(xiàn)表明，原子核可能比我們想象的要多，需要更多的工作來揭開它們的秘密。

“這些高度敏感的實(shí)驗(yàn)為我們認(rèn)為我們非常了解的事情提供了新的思路，為我們提出了理解原因的新挑戰(zhàn)?！?a>核物理學(xué)家保羅·史蒂文森 （Paul Stevenson） 說薩里大學(xué)。

“一種可能性是，在實(shí)驗(yàn)過程中激發(fā)時，鉛 208 原子核的振動比以前假設(shè)的要不規(guī)則。我們現(xiàn)在正在進(jìn)一步完善我們的理論，以確定這些想法是否正確。

該研究已發(fā)表在物理評論信.

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