Ученые, работающие над картированием внутренних ядер атомов, подтвердили неожиданную стабилизацию в очень тяжелых изотопах металлов титана, скандия и ванадия.
Крошечные электроны, вращающиеся вокруг внешних краев атомов, были тщательно смоделированы. Однако организация гораздо более крупных протонов и нейтронов в центрах атомов менее изучена. Эти новые результаты позволяют физикам лучше понять структуру нейтронов и протонов внутри ядер.
Атомное ядро-это сущность материалов, из которых строится наш мир, и особенности ядер влияют на эволюцию Вселенной.
Я хотел бы знать, почему наш материальный мир существует как таковой, сказал доцент Дзюнъитиро Мичигана, первый автор исследовательской работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters ("отображение новой области деформации вокруг 62 Ti"). Мичигана помогал руководить проектом в Токийском университете, работая с коллегами в других университетах Японии и США.
Исследователи измерили содержание тяжелых изотопов титана (Ti), скандия (Sc) и ванадия (V). Тяжесть, или дополнительная масса, изотопов происходит от этих атомов, имеющих больше нейтронов, чем средний атом, найденный в природе. Например, 48Ti - самая распространенная природная форма титана, но исследователи работали с изотопами титана 60 Ti, 61 Ti и 62 Ti, которые обладают 12, 13 и 14 дополнительными нейтронами соответственно.
Изучение очень тяжелых изотопов позволяет исследователям понять, как атомы могут реагировать в богатых нейтронах средах, таких как сверхновые или нейтронные звезды.
Исследовательская группа произвела эти тяжелые изотопы с помощью сверхпроводящего сепаратора Пучков радиоактивных изотопов (BigRIPS), расположенного на заводе Riken Radioactive Isotope Beam Factory за пределами Токио.
В дополнение к изотопам титана, содержащим приблизительно 40 нейтронов и 22 Протона, исследователи также определили атомные массы 58-60Sc и 62-64V, которые имеют аналогичные протонные и нейтронные числа до 62 Ti. После получения тяжелых изотопов исследователи определили их массу, восстановив траектории полета каждого атома, когда они путешествовали через биг рипы и другие связанные машины на объекте.
Наша методика измерения атомных масс очень проста. Мы наблюдаем, как атом движется вдоль линии магнитного луча, и измеряем его скорость, направление и электрический заряд. Наши системы предназначены для очень точного измерения этих величин с помощью сложных детекторов, сказал Мичигана.
Исследователи вычислили энергию разделения двух нейтронов из измеренных атомных масс. Энергия разделения двух нейтронов это энергия, необходимая для отделения двух нейтронов от атомов и указывающая, насколько сильно нейтроны связываются внутри ядер. Эти ориентировочные значения в тяжелых изотопах необходимы для того, чтобы знать, сколько существует атомных ядер, и для того, чтобы наметить границы существования ядер.
Возникновение устойчивости в 62 Ti находится вне теоретических предсказаний, и микроскопический механизм этой устойчивости еще не понят. Эта стабильность станет новым вопросом в ядерной физике, сказал Мичигана.
