Sciencemag.cz
Doporučujeme
Atomová jádra obsahující 34 neutronů by měla být relativně stabilnější. Tato hypotéza byla navržena již dříve, nyní ji potvrdily experimenty v japonském vědeckém centru RIKEN.
Částice v jádře neplavou v nějaké „polévce“. Oproti tomuto dřívějšímu přesvědčení se dnes soudí, že jádro se do jisté míry podobá elektronovému obalu, obsahuje také jednotlivé vrstvy o různé energii. Také zde platí Fermiho vylučovací princip (protony a neutrony jsou podobně jako elektrony fermiony, mají neceločíselný spin), a stejně tak jako u elektronových orbitalů se i v jádře ukazuje, že úplně zaplněné „slupky“ přidávají na stabilitě. Podobně jako elektronová konfigurace helia tedy prvku brání v reakcí chemických, zaplněné vrstvy v jádře snižují pravděpodobnost rozpadu jádra. A 34 neutronů, toto „magické číslo“, má odpovídat právě nějaké takové zaplněné vrstvě. Dosud známá magická čísla jsou 2, 8, 20, 28, 50, 82 a 126, ale bude asi existovat celá řada dalších. (Poznámky PH: Není ta vrstvová představa jádra stále spíše model? Když mluvíme o magických číslech jen pro neutrony, znamená to, že protony a neutrony by nějak měly své vlastní vrstvy? Richard Feynman kdysi zmiňoval i modely, kdy jádro je složeno částečně z „polévky“ a až kolem ní jsou ve vrstvách další částice.)
Nynější experimenty se uskutečnily s vápníkem o atomové hmotnosti 54, tedy s 20 protony a 34 neutrony. Toto jádro sice stabilní zrovna není (neutronů je na tak lehký prvek v poměru k protonům moc), nicméně je stabilní oproti vápníku s podobným počtem neutronů (i sudému). Podařilo se ukázat úplné zaplnění slupek – podobně jako u elektronového obalu to např. znamená, že k vytvoření nejbližšího excitovaného stavu je zapotřebí velká energie. Experiment byl ovšem technicky hodně náročný, paprsek vápníkových atomů se musel urychlit až na 60 % rychlosti světla a pak dopadal do stlačeného kapalného vodíku při teplotě pouhých 20 K.
Na experimentu, jehož výsledky by publikovány ve Physical Review Letters, se kromě Rikenu podíleli také vědci z University of Hongkong a CEA (Francie). Další magické číslo by mělo být 40, ovšem testovat vápník s atomovou hmotností 60 je podle vědců mimo možnosti, které umožňuje současné měřicí zařízení. Autoři výzkumu také dodávají, že – aby to nebylo tak jednoduché – magická čísla mohou být omezena na určitou část periodické tabulky, tj. nemusí zvyšovat stabilitu jádra univerzálně.
S. Chen et al. Quasifree Neutron Knockout from Ca54 Corroborates Arising N=34 Neutron Magic Number, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.142501
Zdroj: Riken/Phys.org
Viz také: Utratěžký nikl s 50 neutrony v jádře je překvapivě stabilní (opět výzkum z RIKEN)
