Вперше в історії науковці зруйнували класичні моделі ядерної фізики

Фізики повідомили про відкриття, яке може змінити уявлення про стабільність атомних ядер. У журналі Nature Com­mu­ni­ca­tions опубліковано результати дослідження ізотопів молібдену — Mo-84 та Mo-86. Різниця лише у двох нейтронах призвела до суттєвої зміни внутрішньої структури ядра, що ставить під сумнів усталені моделі.

Команда працювала з іонами Mo-92, які прискорювали та спрямовували на берилієву мішень. У процесі утворювалися фрагменти, серед яких Mo-86. Подальші зіткнення з іншим матеріалом збуджували атоми до стану Mo-84, які випромінювали гамма-промені. Їх зафіксували за допомогою спектрометра GRETINA та системи TRIPLEX, здатних виявляти надкороткі ядерні події.

Аналіз показав, що Mo-84 демонструє так звані «par­ti­cle-hole exci­ta­tion» — коли протони та нейтрони переходять на вищі енергетичні рівні, залишаючи порожні місця. Це порушує симетрію ядра та викликає його деформацію. Подібні явища раніше спостерігалися лише у нейтронно-багатих ізотопах, наприклад берилію-12 чи магнію-32.

Схематичний огляд експериментальної установки та етапів. Джерело: Nature Com­mu­ni­ca­tions

Особливість відкриття полягає в тому, що «острів інверсії» виявлено у симетричному ізотопі, де протони та нейтрони поводяться узгоджено. Це рідкісний випадок, який розширює розуміння еволюції ядерної структури на протонно-багатій стороні лінії стабільності.

Створення таких ізотопів є складним завданням, адже йдеться про середньомасові ядра з приблизно рівною кількістю протонів і нейтронів. Використані інструменти належать до небагатьох у світі, здатних спостерігати настільки короткочасні переходи.

Дослідники зазначають, що методи можна застосувати й до інших елементів поблизу лінії N=Z. Відкриття свідчить: навіть після понад століття вивчення атомного ядра воно продовжує приховувати несподівані форми нестабільності.