W ramach najnowszego badania wykorzystującego najnowocześniejsze techniki precyzyjnego pomiaru naukowcy z Uniwersytetu w Surrey wykazali, że utarte i powszechnie przyjmowane przekonania dotyczące kształtu ołowiu-208 nie mają nic wspólnego z rzeczywistością.
Jądro ołowiu-208, swoistego kamienia węgielnego fizyki jądrowej, według wielu fizyków zajmujących się na co dzień fizyką jądrową miało być idealnie sferyczne. Na taki kształt wskazywały zresztą liczne opracowania teoretyczne. Nowe pomiary jednak wykazały, że owo jądro atomu nie jest sferyczne, a nieznacznie wydłużone. Od strony matematycznej kształt jądra wychodzący z pomiarów można opisać jako wydłużony sferoid, czyli mamy tu do czynienia z kształtem przypominającym piłkę do rugby.
Czytaj także: Polacy zrobili zdjęcie jądra atomowego, jakiego nie ma nikt inny. To pierwszy taki obraz w historii
Naukowcy przekonują, że nie jest to błahe odkrycie, bowiem wymaga ono od naukowców gruntownego przeanalizowania istniejących modeli opisujących jądra atomowe. Taka nieścisłość może także nieść za sobą konkretne implikacje dla naszej wiedzy o powstawaniu ciężkich pierwiastków w przestrzeni kosmicznej.
Warto tutaj podkreślić, że ołów-208 znany ze swojej wyjątkowej stabilności powszechnie uważany był za wręcz modelowy przykład sferycznego jądra atomowego. Jakby nie patrzeć jest to jądro „podwójnie magiczne”.
Skoro jednak najnowsze pomiary kształtu jądra ołowiu wykonane za pomocą niezwykle precyzyjnych technik obserwacyjnych wykazały, że nie mamy tutaj do czynienia z idealną sferą, to pojawia się pytanie o to, jak ma się nasza wiedza o kształcie jąder atomowych innych pierwiastków.
Sam eksperyment przeprowadzono w Argonne National Laboratory w Illinois, wykorzystując zaawansowany spektrometr promieni gamma GRETINA. W trakcie badań naukowcy bombardowali atomy ołowiu wiązkami cząstek rozpędzonych do prędkości 10 proc. prędkości światła. W efekcie zderzeń jądro ołowiu-208 podlegało wzbudzeniu i generowało unikalne sygnatury promieni gamma. Analizując te charakterystyczne sygnatury, badacze byli w stanie odtworzyć kształt bombardowanego jądra atomowego.
Wyniki pomiarów okazały się takim zaskoczeniem, że naukowcy z Grupy Teorii Jądrowej na Uniwersytecie w Surrey postanowili ponownie przeanalizować swoje modele jąder atomowych. Wychodzi bowiem na to, że budowa jądra jest znacznie bardziej skomplikowana, niż się dotychczas wydawało.
Czytaj także: Jądra atomowe niczym popcorn. Tak naukowcy poznają ich tajemnice
Jedno z potencjalnych wyjaśnień wyników obserwacji leży w nieregularnych drganiach jądra ołowiu-208, gdy jest ono wzbudzane podczas eksperymentu. Warto tu podkreślić, że dotychczas naukowcy zakładali występowanie regularnych drgań. Skoro jednak wyniki wskazują na coś innego, teoria wymaga aktualizacji.
To niepozorne odkrycie wskazuje wyraźnie, że przed fizykami jądrowymi otwierają się zupełnie nowe wrota do badania stabilności jąder atomowych. Wyniki tych badań mogą także mieć wpływ na naszą wiedzę z takich dziedzin jak astrofizyka i mechanika kwantowa. Jaki to będzie wpływ? O tym dopiero się przekonamy.