Международный научный коллектив под руководством ученых лаборатории ядерной физике Университета Суррея опровергло давнее убеждение, что атомное ядро свинца-208 (²⁰⁸Pb) имеет идеальную сферическую форму. Это открытие ставит под сомнение фундаментальные представления о структуре ядра и имеет далеко идущие последствия для нашего понимания того, как во Вселенной образуются тяжелые элементы.
Свинец-208 исключительно стабилен благодаря тому, что является «двойным магическим» ядром. Это самое тяжелое из известных стабильных ядер. В новом исследовании, опубликованном в Physical Review Letters, форма ядра 208Pb была изучена с помощью высокоточного гамма-лучевого масс-спектрометра. Было обнаружено, что ядро слегка вытянуто и напоминает мяч для регби (продолговатый сфероид).
Ученые объединили результаты четырех отдельных измерений, проводившихся с помощью самого чувствительного в мире оборудования. Используя современный гамма-спектрометр GRETINA в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе, ученые бомбардировали атомы свинца высокоскоростными пучками частиц, ускоренными до 10% скорости света. При такой скорости Землю можно облететь всего за секунду. В результате взаимодействия создавались уникальные гамма-отпечатки свойств возбужденных квантовых состояний ядер свинца-208, которые и позволяли определить их геометрические формы.
Физики-теоретики сейчас пересматривают модели, используемые для описания атомных ядер, поскольку эксперименты показывают, что их структура гораздо сложнее, чем считалось ранее. Эксперименты поставили новую задачу — понять причины неправильной формы ядра свинца-208. Возможно, во время гамма-бомбардировки в возбужденном ядре возникают колебания, и это приводит к изменению формы. Сейчас продолжаются эксперименты для уточнения новой теории. Следует отметить, что для более легких элементов изменчивость формы ядра является нормой.
Эксперимент бросает вызов фундаментальным принципам ядерной физики и открывает новые направления для исследований, которые могут коснуться таких дисциплин как астрофизика и квантовая механика.
Свинец интересует не только ядерных физиков. Недавно ученые высказали гипотезу, что из-за повышенной концентрации свинца пришла в упадок Римская империя.
