Команда дослідників здатна точно виміряти зовнішню оболонку ядра, яка в основному складається з нейтронів. Результат показує, що нейтронна шкіра має товщину всього 0,15 fm, що становить половину того, що вважалося раніше.
Зошит наукової культури Опубліковано 24.06.2014 22:09 Оновлено
Коли ми говоримо про дуже дрібні речі, яких ми не можемо побачити, ми схильні уявляти їх якимось чином. Так, наприклад, усі подання атома та його структури (електрони, протони та нейтрони), як правило, робляться за допомогою сфер. Але, правда, це правда, що, хоча ця геометрія зберігається для частинок, це не робиться для ядра в цілому, яке зазвичай представляється як компактне групування сфер, що представляють протони та нейтрони. Це робить зовнішній вигляд основної моделі нерегулярним і чітко визначеним.. Однак дослідження, проведене групою дослідників із співпраці "Кришталевий куля" та "А2", що працюють у MAMI, приходить до висновку, що "шкіра" ядра дуже м'яка і зовсім не визначається, ореол. Результати опубліковані в Physical Review Letters.
Важкі ядра зазвичай мають зовнішній шар, що складається в основному з нейтронів. Фізики виміряли цей шар, який називають "нейтронною шкірою", використовуючи розсіювання масивних частинок після бомбардування ядерних цілей. Цього разу фотони вперше використані для визначення товщини та "шорсткості" нейтронної шкіри свинцевого ядра 208.
Шкіра нейтронів з'являється тому, що розподіл нейтронів поширюється радіально більше, ніж розподіл протонів. Інтерес у визначенні відмінностей цих розподілів полягає в тому, що це дозволить нам краще зрозуміти складні сильні взаємодії, що утримують ядро., а також набагато екзотичніші структури, такі як нейтронні зірки.
Розподіл протонів було точно виміряно за допомогою розсіювання електронів, але розподіл нейтронів виявилося набагато важчим для спостереження, серед іншого, через відсутність електричного заряду. Проведені до цього часу експерименти виявили значення порядку 0,33 fm (фентометри, кожна мільйонна частина нанометра), що бомбардують ядра протонами, пі-мезонами (піонами) та іншими масивними частинками, такими як електрони, більші за 1 ГэВ ( вольт).
Фотони мають перевагу перед іншими формами бомбардування, оскільки вони можуть проникнути глибше і дати більше інформації про внутрішню структуру. Співпраця з Кришталевою кулею і А2 майнц-мікротрону (MAMI), Німеччина, випустили пучок фотонів з енергіями порядку сотень мегаелектронвольт до мішені, що містить ядра свинцю-208. Детектори збирали результати цих зіткнень, і з цього набору даних дослідники витягували ті, що відповідали створенню пі-мезону після зіткнення фотона-нуклона (нуклон - одна з частинок ядра, протон або нейтрон). Аналіз кутів випромінювання цих пімезонів привів до висновку, що нейтронна шкіра має товщину лише 0,15 fm., половина того, що вважалося дотепер, але це добре відповідає деяким теоретичним оцінкам.
Іншим вражаючим фактом є те, що щільність нейтронів падає радіально повільніше, ніж щільність протонів. Це вже дозволяє виключити деякі моделі ядерної структури.
Довідково: C. M. Tarbert et al. (Кришталевий куля у співпраці MAMI та A2) (2014) Нейтронна шкіра Pb208 від Coherent Pion Photoproduction Phys. Rev. Lett. 112, 242502
* Ця стаття є частиною «Proxima», щотижневої співпраці кафедри наукової культури UPV з Next. Щоб дізнатись більше, обов’язково відвідайте «Зошит наукової культури».