У Центрі вивчення важких іонів ім. Гельмгольца у Дармштадті (Німеччина) проведене успішне пряме вимірювання сили оболонкових ефектів у надважких елементах.

Результати, отримані міжнародною науковою групою, дають уявлення про внутрішньоядерну будову надважких елементів, обіцяючи нарешті забезпечити більш точні передбачення, що стосуються розташування та тривалості так званого «острівця стабільності».

Надважкі елементи існують у стабільному стані лише завдяки оболонковим ефектам всередині атомних ядер, без яких їхня дезінтеграція повинна була б протікати за лічені долі секунди внаслідок надзвичайно сильного відштовхування величезного числа протонів у ядрі. Однак природа дозволила обом типам нуклонів, протонам і нейтронам, самоорганізовуватися в оболонки-шари. Як і у випадку із заповненими електронними оболонками атома, існують магічні конфігурації з до кінця заповненими оболонками протонів і нейтронів, що забезпечують існування більш стійкого ядра атома.

Досить давно було висунуте теоретичне припущення про існування особливого «острівця стабільності», організованого надзвичайно стійкими та, як наслідок, довгоживучими надважкими елементами з заповненими оболонками нейтронів і протонів. Однак навіть після десятиліть досліджень точне «розташування» цього острівця у таблиці елементів залишається предметом інтенсивних дискусій без натяку на згоду. У той час як одні теоретичні моделі передбачають, що магічним елементарним номером стане 114-й, інші теорії менш оптимістично вказують на 120-й чи навіть на 126-й елемент. Інше питання, що розпалює полеміку, - проблема можливої тривалості життя таких елементів: будуть це «лише» сотні чи тисячі - або мільйони років. У будь-якому разі всі відомі на сьогодні надважкі елементи є короткоживучими й у природі не зустрічаються.

Синій колір - сила стабілізації оболонковими ефектами; червоний - ізотопи, вивчені у дослідженні; жовтий/зелений - ізотопи, маси яких були виправлені на підставі отриманих результатів; оранжевий - заповнені оболонки. (Іл. AAAS.)

Найважливішою підставою для будь-яких пророкувань, пов'язаних з «острівцем стабільності», вважається точна інформація про силу оболонкових ефектів, які збільшують енергію зв'язування протонів і нейтронів у заповнених оболонках. Оскільки енергія зв'язку прямо пов'язана з масою через канонічне рівняння Ейнштейна (Е = mc²), вимірювана вага ядра дає доступ до енергії зв'язування і, як наслідок, до сили оболонкових ефектів. Використовуючи найбільш передовий інструмент для вимірювання ваги надважких елементів - іонний вловлювач SHIPTRAP, вчені вперше провели гранично точне «зважування» надважких атомних ядер у районі магічного нейтронного числа 152.

Дослідження фокусувались на 102-му і 103-му елементах, які попередньо синтезувалися на прискорювачі, а потім захоплювалися іонним вловлювачем. Так, наприклад, було отримано близько 50 атомів лоуренсія-256, які вивчалися протягом 93 годин.

Автори роботи думають, що отримані ними дані допоможуть побудувати найбільш точну модель для пророкування місця розташування і тривалості острова стабільності надважких елементів. Робота науковців описана у журналі Science.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru