Учёные из США провели чрезвычайно точные измерения нестабильных ядер рутения. Эти результаты стали важной вехой в ядерной физике, поскольку они в высокой степени соответствуют предсказаниям, сделанным современными теоретическими ядерными моделями.
Исследователи из Национальной лаборатории Аргонн использовали установку ATLANTIS на основе тандемного линейного ускорителя для проведения прецизионных измерений методом коллинеарной лазерной спектроскопии. Как отмечают авторы работы, чрезвычайно сложно предсказать свойства сложных нестабильных ядер теоретически, однако они продемонстрировали, что определённый класс передовых моделей способен делать это точно. Полученные данные помогают подтвердить эти модели.
Подтверждение моделей позволяет повысить доверие к их предсказаниям, касающимся астрофизических процессов, включая формирование, эволюцию и взрывы звёзд, в которых происходит нуклеосинтез элементов. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, представляет первые измерения, выполненные на новой установке для коллинеарной лазерной спектроскопии. Уникальность установки заключается в её способности производить богатые нейтронами изотопы тугоплавких металлов, образующиеся при спонтанном делении калифорния-252.
Учёные измерили изотопные сдвиги в оптических спектрах для девяти радиоактивных изотопов рутения, от 106 до 114, проникнув глубоко в область середины нейтронной оболочки. Полученные значения зарядовых радиусов продемонстрировали превосходное совпадение с расчётами, выполненными в рамках брюссельских скирмовских моделей на сетке (Brussels-Skyrme-on-a-Grid), где учтена трёхосная деформация ядер в основном состоянии. Таким образом, экзотическая «миндалевидная» деформация ядер — реальный и значимый фактор. Её необходимо учитывать в теоретических моделях для соответствующих регионов, даже если прямое и однозначное экспериментальное обнаружение такой формы с помощью лазерной спектроскопии затруднено.
Рутений является идеальным элементом для проверки передовых теоретических моделей, поскольку его нестабильные изотопы, как полагают, обладают сложной трёхосной формой. Развитие таких точных моделей необходимо для углубления понимания внутреннего устройства атомных ядер и процессов, происходивших на ранних этапах эволюции Вселенной.