Pixabay License. Volné pro komerční užití

Jádro olova 208 má neutronovou kůži – vědci ji teď prozkoumali blíže

Izotop olova Pb-208 má zajímavě uspořádané atomové jádro. Je bohaté na neutrony, obsahuje 82 protonů a 126 neutronů. Co se týče vlastní struktury, střed jádra je tvořen jak protony, tak neutrony, ale na jeho okraji je rozptýlená slupka („kůže“, skin) převážně z neutronů.
Na základě studia srážek těžkých iontů na urychlovači LHC v CERNu nyní vědci určili tloušťku neutronové slupky izotopu Pb-208 na 0,217±0,058 femtometru. Autoři nové studui použili celkem 670 datových bodů získaných z 1. a 2. běhu urychlovače LHC, většinou z experimentu ALICE, přičemž některá data pocházejí také z experimentů ATLAS a CMS. Nové výsledky jsou celkem v souladu s předchozími měřeními pomocí jiných metod. (Podobný – alespoň řádově – výsledek 0,283±0,071 fm získal v roce 2021 projekt Lead Radius Experiment v Thomas Jefferson National Accelerator Facility ve Virginii. V tomto případě byly použity techniky využívající elektroslabou interakci.)
Výzkum neutronové slupky může pomoci prohloubit naše chápání kvantové chromodynamiky, tedy toho, jak se chovají kvarky a gluony (výměnné částice silné interakce) v jádře. V astrofyzice bychom díky těmto znalostem zase mohli lépe chápat strukturu neutronových hvězd.
Změřit tloušťku neutronové slupky není snadné. Zatímco strukturu protonů v jádře lze určit pomocí rozptylu elektronů, neutrony nemají elektrický náboj, a proto elektrony neovlivňují stejným způsobem jako protony. Na neutrony však silně působí silná jaderná interakce, která v jádrech atomů váže dohromady kvarky a gluony.
V urychlovači LHC jsou svazky těžkých iontů vystřelovány v opačných směrech a srážejí se při vysokých energiích. Tato jádra jsou pak smrštěna až 2500krát, tedy „rozmačkána“ na plochou placku pohybující se rychlostí blízkou rychlosti světla.
V okamžiku srážky se v důsledku obrovské energie a tlaku ve srážejících se jádrech gluony, které drží pohromadě kvarky uvnitř nukleonů, vytrhnou a vznikne kvark-gluonové plazma s volnými kvarky. Předpokládá se, že právě z kvark-gluonového plazmatu se skládal vesmír krátce po velkém třesku, tato forma hmoty se může nacházet také v jádrech neutronových hvězd.
S poklesem tlaku a teploty v urychlovači LHC se kvark-gluonové plazma rozpadá na částice, které je již možné přímo sledovat pomocí detektorů. Zpětně lze pak dopočítat vlastnosti plazmatu a z toho pak i strukturu původního jádra včetně tloušťky neutronové slupky.
„Výsledek unikátním způsobem propojuje výzkum fyziků ze zdánlivě vzdálených oblastí,“ uvádí Giuliano Giacalone z Heidelberské univerzity, jeden z autorů studie. „Spojuje výzkum srážek jader o vysokých energiích, neutronových hvězd a struktury atomových jader.“


Při srážce jader olova (vlevo) ovlivňuje rozložení neutronů tvar a velikost vzniklé hmoty v kvark-gluonovém plazmatu (uprostřed) a zanechává měřitelné otisky v rozložení detekovaných částic (vpravo). Credit: CERN

Giuliano Giacalone et al, Determination of the Neutron Skin of Pb208 from Ultrarelativistic Nuclear Collisions, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.202302
Zdroj: CERN/Phys.org

Uvnitř Uranu a Neptunu se může skrývat exotická molekula, která ovlivňuje jejich magnetická pole

H4O 2+, co že to má být? Bratranec H3O+. Aquodium. Vědci z moskevského Skoltechu a …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close