На сайте Phys.org размещена статья "Nuclear popcorn: Heavy nucleus changes shapes at different energies" - "Ядерный попкорн: тяжелое ядро меняет форму при разных энергиях".

Все во Вселенной, от самых больших галактик до отдельных атомов, управляется четырьмя фундаментальными силами, которые вместе описывают, как частицы взаимодействуют друг с другом и составляют мир, каким мы его знаем. Это электромагнитное взаимодействие, гравитация, слабое и сильное ядерное взаимодействие.

После недавнего исследования в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Университета Северной Каролины исследователи стали на один шаг ближе к пониманию сильного ядерного взаимодействия, одного из самых загадочных взаимодействий.

Сегодня более 50% медицинских процедур в больницах связаны с ядерными изотопами. И большинство этих изотопов было обнаружено в ходе фундаментальных исследований.

Новая работа основана на основополагающих теориях атомных структур, которые были созданы лауреатом Нобелевской премии Марией Гепперт Майер в начале 60-х годов. Она помогла разработать математическую модель строения ядер. Ее модель объяснила, почему определенное количество протонов и нейтронов в ядре атома делает его чрезвычайно стабильным — явление, которое какое-то время ставило ученых в тупик.

Исследовательская группа ранее проводила аналогичные эксперименты для изучения сильного ядерного взаимодействия, изучая, как структура ядра может измениться, когда оно образуется в возбужденном состоянии в результате ядерной реакции. Эти и другие эксперименты, проведенные в других местах, привели их к исследованию никеля-64, который имеет 64 нейтрона и протона. Это ядро ​​является самым тяжелым стабильным ядром никеля с 28 протонами и 36 нейтронами. Этот изотоп никеля обладает свойствами, которые позволяют изменять его структуру, когда он переходит в более высокие энергетические состояния.

В своем эксперименте команда использовала аргоннскую тандемную ускорительную систему линейного ускорителя, чтобы ускорить образец ядер Ni-64 до мишени из свинца. Атомы свинца смогли возбудить ядра Ni-64 за счет электромагнитных сил, возникающих в результате отталкивания между протонами свинца и протонами никеля.

Процесс похож на помещение пакета попкорна в микроволновку. По мере того, как ядра нагреваются, они начинают принимать самые разные формы и размеры. Попкорн, который выходит из микроволновки, будет отличаться от того, что был в нем, и, что особенно важно, зерна изменят свою форму из-за воздействующей на них энергии.

После возбуждения ядер Ni-64 были обнаружены гамма-лучи, испускаемые при распаде ядер обратно в основное состояние. Данные, полученные в эксперимента, позволили команде определить, какую форму — или формы — принимал Ni-64 при возбуждении.

Из анализа данных был сделан вывод, что ядра Ni-64, возбужденные взаимодействиями со свинцом, также изменили свою форму. Но вместо привычных пушистых форм сферическое атомное ядро ​​никеля приняло одну из двух форм в зависимости от количества воздействующей на него энергии: сплющенное, как дверная ручка, или вытянутое, как футбольный мяч. Это открытие необычно для тяжелых ядер, таких как Ni-64, которые состоят из множества протонов и нейтронов.

В конечном счете, исследователи надеются, что их открытия в Ni-64 и окружающих ядрах могут заложить основу для будущих практических открытий в области ядерной науки.

Ссылка на публикацию, которая, к сожалению, не находится в свободном доступе:

D. Little et al, Multistep Coulomb excitation of Ni64 : Shape coexistence and nature of low-spin excitations, Physical Review C (2022). DOI: 10.1103/PhysRevC.106.044313.