Nucleele atomice deformate sunt de două ori magice. Oamenii de știință au găsit masa lipsă de zirconiu-80

Om de știință al Laboratorul național supraconductor de ciclotron (NSCL) și Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) de la Universitatea de Stat din Michigan au rezolvat misterul masei lipsă de zirconiu-80, un puzzle pe care l-au întâlnit ei înșiși. Experimentele efectuate la NSCL au arătat că nucleul Zirconiu-80care conține 40 de protoni și 40 de neutroni este mult mai ușor decât ar trebui să fie. Acum, teoreticienii de la FRIB au efectuat calcule care oferă răspunsuri la întrebarea ce se întâmplă cu masa lipsă.

Relația dintre teoreticieni și fizicienii experimentali este ca un dans coordonat, spune autorul principal al lucrării publicate în Nature Physics, Alec Hamaker. Uneori, teoreticienii sunt cei care conduc și arată ceva înainte de descoperirea experimentală, iar uneori experimentatorii descoperă ceva la care teoreticienii nu se așteptau, adaugă Ryan Ringle.

 Sursa imagine: Wikipedia / Aceste

Cea mai recentă dezvoltare este doar o mostră a ceea ce se pot aștepta oamenii de știință din întreaga lume. Deja oferă acum NSCL, locația lider în SUA pentru cercetare cu rare Izotopi, oportunități enorme pentru oamenii de știință. Dar FRIB, care este programat să se deschidă anul viitor, va fi absolut unic. Oamenii de știință din întreaga lume vor putea produce izotopi care nu sunt disponibili în altă parte. Facilități precum FRIB nu numai că ne extind cunoștințele despre univers, dar ne permit și să îmbunătățim tratamentele pentru cancer, de exemplu. Ringle explică că FRIB va permite cercetări inaccesibile anterior, iar instalația va oferi noi descoperiri pentru multe decenii viitoare.

Dar să revenim la 80Zr-ul nostru. A fost realizat la NSCL, iar capacitățile unității au permis oamenilor de știință să-și măsoare masa cu o precizie fără precedent. Masa acestui element fusese măsurată înainte, dar niciodată la fel de precis. Și aceste măsurători precise au scos la iveală o mulțime de lucruri interesante. Pentru că dacă putem determina masa atât de precis, de fapt măsurăm o masă care s-a pierdut. Deoarece masa unui nucleu atomic nu este egală cu suma maselor de Protoni și Neutroni. O parte din masa lipsă se manifestă ca energie care ține nucleul împreună, explică Ringle.

Cu toții ne amintim de celebra ecuație a lui Einstein E = mc ^ 2. Asta nu înseamnă nimic altceva decât atât Masă și Energie sunt echivalente, sunt echivalente. Cu toate acestea, acest lucru poate fi observat numai în condiții extreme, cum ar fi cele găsite în nucleul atomic. Pentru că dacă există mai multă energie de legare între protoni și neutroni în nucleu, dacă aceștia sunt legați mai strâns unul de celălalt, atunci lipsește mai multă masă. Și exact așa este cu miezul de zirconiu-80, deoarece noi experimente au arătat că forțele dintre neutroni și protoni sunt mai mari decât se aștepta. Și dacă da, teoreticienii au trebuit să găsească o explicație pentru ce s-a întâmplat acest lucru.

Așa că au examinat teoriile existente despre 80Zr. Ei spun, printre altele, că acest nucleu ar putea fi un dublu nucleu magic.
Experimentele anterioare au sugerat că Miez de zirconiu 80 seamănă mai degrabă cu o minge de rugby decât cu o minge. Potrivit teoreticienilor, această formă ar putea contribui la dubla „magie” a nucleului. Teoreticienii au bănuit de mai bine de 30 de ani că nucleul Zircon 80 este un nucleu dublu magic deformat. Experimentatorilor le-a luat ceva timp să demonstreze acest lucru. Și acum că au dovezi care să susțină teoria, teoreticienii pot face următorul pas, spune Hamaker.

Oamenii de știință așteaptă cu ardoare începutul FRIB și sper să învățăm mai multe despre miezuri neobișnuite precum acest zirconiu-80 prin această facilitate.