Международная группа исследователей под руководством ученых из Университета Суррея (Великобритания) сделала неожиданное открытие, которое меняет давние представления о форме атомного ядра одного из самых тяжелых стабильных изотопов во Вселенной — свинца-208 (²⁰⁸Pb). Ранее считалось, что его ядро имеет идеальную сферическую форму, но новые данные показали, что оно скорее напоминает вытянутый овал, похожий на мяч для регби.
Свинец-208 обладает так называемым «дважды магическим» ядром, что означает, что количество протонов и нейтронов в нем соответствует «магическим» числам, обеспечивающим исключительную стабильность. Именно поэтому этот изотоп долгое время считался эталоном для изучения свойств атомных ядер.
Используя современный гамма-спектрометр GRETINA в Национальной лаборатории Аргонн (США), ученые провели серию экспериментов, в ходе которых облучали атомы свинца высокоскоростными пучками частиц. Эти частицы двигались со скоростью, составляющей 10% от скорости света, что позволило исследователям получить гамма-излучение, раскрывающее свойства возбужденного ядра свинца-208.
«Мы смогли объединить четыре независимых измерения с помощью самого чувствительного оборудования в мире для такого рода исследований. То, что мы увидели, нас удивило: ядро свинца-208 не является сферическим, как можно было бы предположить», — заявил доктор Джек Хендерсон, ведущий автор исследования из Университета Суррея.
Открытие ставит под сомнение существующие теоретические модели, описывающие структуру атомных ядер. По словам профессора Пола Стивенсона, ведущего теоретика исследования, новая форма ядра может быть связана с нерегулярными вибрациями, возникающими при его возбуждении.
«Эти высокочувствительные эксперименты пролили новый свет на то, что мы думали, понимали очень хорошо. Теперь перед нами стоит задача выяснить, почему ядро ведет себя именно так», — отметил Стивенсон.
Открытие не только меняет представления о ядерной физике, но и открывает новые возможности для исследований в области квантовой механики и астрофизики. Ученые надеются, что дальнейшее изучение свойств ядер тяжелых элементов поможет лучше понять процессы их образования во Вселенной.
Результаты исследования были опубликованы 14 февраля 2025 года в журнале Physical Review Letters в статье под названием «Деформация и коллективность в дважды магическом ядре ²⁰⁸Pb».
