Ядро одного из "тяжелых" изотопов кальция, кальция-54, оказалось необычно стабильным и устойчивым к внешнему воздействию благодаря особому числу нейтронов внутри него (34 частицы), что делает кальций элементом с сразу четырьмя возможными "магическими числами", заявляют японские физики в статье, опубликованной в журнале Nature.
Считается, что устойчивость ядра атома зависит от того, как заполнены оболочки из нейтронов и протонов внутри него. Поэтому, даже нестабильные изотопы могут существовать аномально долго, если их ядра содержат определенное количество нейтронов и протонов, так называемое "магическое число". До сих пор ученым было известно только восемь таких чисел — 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126, а также 32, открытое в июне этого года в ЦЕРНе при изучении кальция-52.
Дэвид Степпенбэк из университета Токио (Япония) и его коллеги добавили к их числу еще одно "магическое число", экспериментируя с другим изотопом этого металла — кальцием-54. Он содержит в себе 20 протонов и 34 нейтрона, и авторы статьи, опираясь на выводы и экспериментальные данные своих коллег из ЦЕРНа, имели серьезные основания полагать, что это ядро тоже может быть "магическим".
Они попытались подтвердить эту гипотезу, попытавшись создать ядра кальция-54 в лаборатории, бомбардируя "мишень" из бериллия при помощи ионов скандия-55 и титана-56, разогнанных до 60% от скорости света. По замыслу физиков, столкновения атомов бериллия с ионами-"снарядами" должны были породить ядра кальция-54 в особых энергетических состояниях, которые позволяют оценить прочность его оболочек.
Гамма-лучи высокой энергии, возникавшие при появлении таких ядер, подтвердили подозрения исследователей — кальций-54 был действительно очень стабильным, сопоставимым по своей "прочности" с кальцием-52 и другими "магическими" ядрами. Данный факт позволяет считать кальций одним из немногих элементов, изотопы которого являются носителями сразу четырех "магических чисел" — 20, 28, 32 и 34, заключают ученые.