“雙重魔法”原子的測量揭示了內(nèi)部的意外驚喜

一項用高速粒子鈍擊特殊鉛原子的實驗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，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?！耙虼耍词棺鳛楹祟I(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。

因為它非常穩(wěn)定，科學(xué)家們認為原子核必須是完美的球形。但是，當他們使用阿貢國家實驗室的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驗設(shè)備將四個獨立的測量結(jié)果結(jié)合起來進行此類研究，這就是我們能夠進行這項具有挑戰(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。

實驗涉及轟擊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。

研究人員進行了四次獨立的量子態(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)被詳細研究過的原子核。畢竟，這項研究后發(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。

“這些高度敏感的實驗為我們認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，在實驗過程中激發(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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