Sciencemag.cz
Doporučujeme
Méně hmotné atomové jádro bývá obvykle menší než to těžší. Jenže atomová jádra jsou složité kvantové systémy tvořené neutrony a protony, které jsou samy o sobě složenými částicemi skládajícími se z kvarků. Proto při odstranění částice může být změna složitější. Bylo již např. pozorováno, že exotická jádra rtuti a bismutu s nedostatkem neutronů při odstraňování dalších neutronů mění svůj tvar z koule (fotbalového míče) na ragbyový míč.
Nová studie provedená v zařízení ISOLDE v CERNu nyní zjistila, že takovou změnu tvaru vykazují i jádra zlata s malým počtem neutronů. Ke zkoumání jader zlata použili vědci tři zařízení na ISOLDE (RILIS, Windmill a ISOLTRAP), z nichž každé má specifickou funkci. Kombinované schopnosti těchto tří systémů umožnily týmu určit poloměry jader zlata se 104 neutrony až po 97 neutronů. Zlato má 79 protonů a v přírodě se vyskytuje prakticky výhradně izotop Au197. To znamená, že nejlehčí zkoumaný izotop měl o celých 21 neutronů méně než přírodní forma zlata.
Získané výsledky jsou zarážející. Vzhledem k dříve pozorovanému přechodu od téměř kulového tvaru při neutronovém čísle 108 k tvaru rugbyového míče při neutronovém čísle 107, po kterém následovala řada rugbyových míčů až do neutronového čísla 104, se očekávalo možné pokračování této řady a/nebo přechod zpět k téměř kulovým tvarům.
Překvapivě bylo ale pozorováno několik „přeskoků“, ale nepravidelných (viz obrázek, body nad základní křivkou odpovídají šišatému tvaru atomového jádra). U rtuti a bismutu dochází k pravidelným změnám tvaru (poznámka PH: u rtuti to málem vypadá, jako by tvar prostě závisel na tom, zda je neutronů sudý nebo lichý počet), u zlata je závislost ještě složitější. Pro srovnání, u jádra olova jeho tvar na neutronovém čísle prakticky nezávisí.
I po padesáti letech, kdy byl tento jev poprvé objeven u jader rtuti, představuje tedy fenomén změny tvaru pro jadernou fyziku obrovskou výzvu, uzavírá tisková zpráva CERNu.
Změny tvaru (středních kvadratických poloměrů) atomových jader zlata, bismutu, rtuti a olova v okolí neutronového čísla 104. Prudký nárůst/pokles na křivce odpovídají změnám tvaru. Kredit: James Cubiss a kol.
J. G. Cubiss et al, Deformation versus Sphericity in the Ground States of the Lightest Gold Isotopes, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.202501
Zdroj: CERN/Phys.org
