Sciencemag.cz
Doporučujeme
Aneb jakou moc mají magická čísla. Dvojitě magická atomová jádra jsou taková, v nichž se počet protonů i neutronů rovná magickým číslům (to jsou počty, zvyšující vazebnou energii na nukleon, a tím i stabilitu jádra). Nikl s 28 protony má obvykle v jádře 30 nebo 32 neutronů. 50 neutronů je na počet protonů u tak relativně lehkého prvku strašně moc. Jenže chyba lávky, protože 28 i 50 jsou magická čísla, i jádro s takovým nepoměrem mezi protony a neutrony je celkem stabilní.
Prokázali to nyní vědci z japonského RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Research při experimentech v urychlovači. Navíc si toto jádro dokáže udržovat kulovitý tvar, jiná jádra s podobným nepoměrem mezi nukleony se deformují, a to i když jeden z počtů představuje magické číslo. Porozumět magickým číslům je samozřejmě klíčové, máme-li vysvětlit zastoupení různých prvků a jejich izotopů ve vesmíru. Dosud jde spíše o ad hoc pravidla než o systematickou teorii. Představujeme si, že pro protony a neutrony existuje v jádře nějaká obdoba elektronových slupek, magická čísla odpovídají úplnému zaplnění „valenční“ vrstvy.
Nikl 78 byl připraven ve výkonném urychlovači poměrně komplikovaným způsobem. Paprsek uranu 238 bombardoval beryllium, přitom vznikaly jádra mědi (79) a zinku (80), které měly oba v jádru 50 neutronů. Těmito jádry byl následně bombardován vodík, přičemž někdy byl výsledkem právě nikl (78). Zkoupání tohoto izotopu potvrdilo teorii, dle které bude jádro stabilní a sférické, nedeformované. Ryo Taniuchi z RIKENu uvádí, že soulad teorie s experimentem představuje významný úspěch; na potvrzení bylo třeba si počkat, v minulosti dostupné technologie provedení podobného experimentu prostě nedovolovaly.
Podle studie publikované v Nature je rovněž zajímavé, že jádra se stejným (magickým) počtem neutronů, ale menším počtem protonů, se už podle předběžných výpočtů už deformují a neměly by být stabilní, tj. nikl je zřejmě nejlehčí prvek, do jehož jádra dokážeme vecpat 50 neutronů. Autoři výzkumu i tohle tvrzení samozřejmě ještě chtějí potvrdit experimentálně. Mimochodem, jako známe izotopy (stejný počet protonů, ale různý počet neutronů), existuje i označení izotony: různé prvky, ale jádra se stejným počtem neutronů, stejné neutronové číslo – např. výše uvedená jádra mědi-79 a zinku-78 jsou izotony.
78Ni revealed as a doubly magic stronghold against nuclear deformation, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1155-x , https://www.nature.com/articles/s41586-019-1155-x
Zdroj: Phys.org a další
Viz také: Hořčík přecpaný neutrony k prasknutí
