Физики ЦЕРНа нашли новое "магическое число" для сверхтяжелых элементов

21 июня 2013
Оборудование эксперимента ISOLTRAP

Физики ЦЕРНа впервые измерили массу экзотических ядер кальция, "перегруженных" нейтронами, и обнаружили новое "магическое число" — число нейтронов, которое делает ядра более стабильными — это поможет ученым в синтезе новых сверхтяжелых элементов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Ядро атома может быть более или менее устойчивым в зависимости от того, заполнены ли до конца оболочки из нейтронов и протонов. Если оболочки заполнены, то ядро более устойчиво. Таким образом, изотопы с ядрами, содержащими определенное количество нейтронов и протонов (так называемые "магические числа") — могли существовать достаточно долго. До сих пор ученым было известно только семь магических чисел — 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126.

Участники эксперимента ISOLTRAP получили ядра экзотических изотопов кальция — кальция-53 и кальция-54, которые содержат 33 и 34 нейтрона. Обычно массу короткоживущих ядер измеряют с помощью специальной магнитной ловушки, но для изотопов кальция это оказалось невозможно. Поэтому ученые использовали специальный масс-спектрометр, где ядра перемещались взад-вперед между электростатическими "зеркалами" — по времени пролета и была измерена их масса с точностью 0,001%.

Отклонение массы от ожидаемой — "дефект массы", связанный с энергией взаимодействия в ядре, позволило ученым определить, насколько устойчиво ядро к распаду. В результате было доказано, что существует новое магическое число — 32. Такое число нейтронов содержится в ядре кальция-52, масса которого была измерена в прежних экспериментах.

"С энергией связи в оболочке около 4 мегаэлектронвольт новое открытие для кальция-52 сопоставимо с открытием всей классической теории магических чисел",

— говорит Клаус Блаум, руководитель группы ISOLTRAP. Этот результат поможет физикам проникнуть на "остров стабильности" — то есть получить нейтронно-избыточные ядра сверхтяжелых элементов, которые согласно теории "магических чисел" могут быть долгоживущими.