Išmatuoti sferoidinio branduolio matmenys (1)
Paprastai atomo branduoliais vadinamos kompaktinės struktūros, turinčios aiškiai apibrėžtas ribas. Maždaug prieš 25 metus Kalifornijos universiteto Berklyje mokslininkai aptiko kelias išimtis: tam tikrus egzotiškų atomų branduolius sudaro dalelės, nutolusios nuo centrinio telkinio. Jos suformuoja debesėlį, kuris supa centrinį branduolio dalelių telkinį lyg mūsų galaktikos centrą gaubiantis sferoidas arba vadinamasis halas. Pavyzdžiui, toks sferoidas susiformuoja berilyje 11 – jį sudaro vienas neutronas.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mainco Johano Gutenbergo universiteto Branduolinės chemijos instituto (Vokietija) mokslininkai, bendradarbiaudami su tyrėjais iš kitų institutų, pirmąkart lazeriu tiksliai nustatė debesėlio matmenis. Tikimasi, kad neutronų sferoido tyrimai padės geriau suprasti, kaip atomo branduolyje veikia jėgos, nes sferoido neutronų poslinkio dydis yra nesuderinamas su tuo, ką numato klasikinė branduolinė fizika.
„Mes intuityviai linkę manyti, kad atomo branduolys yra kompaktiška sfera, sudaryta iš teigiamų protonų ir bekrūvių neutronų, – pasakoja Vilfridas Norteršauseris (Wilfried Nörtershäuser) iš Branduolinės chemijos instituto. – Iš tikrųjų jau nuo praėjusio amžiaus devintojo dešimtmečio yra žinoma, kad tam tikri daug neutronų turintys lengviausių elementų (ličio, helio ir berilio) izotopai visiškai neatitinka tokio vaizdinio“. Šiuos izotopus sudaro kompaktiškas branduolio telkinys ir debesėlis, vadinamas sferoidu. Sferoidą daugiausia sudaro neutronai, itin silpnai susieti su branduolio telkiniu. Pasak V. Norteršauserio, debesėlio neutronų ryšio energija yra apie dešimt kartų mažesnė už neutronų ryšio energiją telkinio viduje.
Šių egzotiškų atomų branduolių atradimas atskleidė visiškai naują tyrimų sritį. Tiesa, neverta tikėtis, kad viskas ėjosi kaip iš pypkės – tokie tyrimai yra nepaprastai sudėtingi, nes sferoidinius branduolius dirbtinai galima sukurti tik labai mažais kiekiais. Be to, pastarieji kaip mat stengiasi skilti – dažniausiais per kelias milisekundes.
V. Norteršauserio vadovaujamai mokslininkų komandai pirmąkart pavyko išmatuoti berilio 11 branduolio krūvio spindulį. 11Be branduolį sudaro tankus 4 protonų ir 6 neutronų telkinys bei vieno silpnai susieto neutrono sferoidas. Tam, kad būtų galima atlikti šį ultratikslų lazerinės spektroskopijos matavimą, tyrėjams teko suderinti prieš 30 metų Mainco universitete sukurtą matavimo metodą su moderniosiomis optinio dažnio šukomis. Vis dėlto ir to nepakako – norimam tikslumui pasiekti prireikė papildomos lazerių sistemos. Galiausiai gauti rezultatai išspausdinti vasario 13 d. „Physical Review Letters“ numeryje.
Matavimai parodė, kad vidutinis atstumas tarp sferoido neutrono ir tankaus centrinio telkinio sudaro 7 femtometrus (10-15 m). Kadangi pačio telkinio spindulys lygus 2,5 femtometro, sferoido neutronas nuo telkinio centro yra apie tris kartus toliau nei išorinis protonas. „Tai įspūdingas tiesioginis šio izotopo sferoido savybių atskleidimas, – teigia V. Norteršauseris. – Įdomu tai, kad sferoido neutronas yra kur kas labiau nutolęs nuo kitų nukleonų nei tai leistų klasikinio modelio numatomas efektyvusis stipriosios sąveikos veikimo nuotolis“. Stipriosios sąveikos veikimo nuotolis gali siekti ne daugiau kaip 3 femtometrus.
Šią pernelyg nutolusio neutrono mįslę gali padėti išspręsti kvantinės mechanikos dėsniai, tiksliau, banginės funkcijos formalizmas. Kadangi neutrono ryšio energija yra maža, didėjant atstumui nuo telkinio centro banginės funkcija slopsta ganėtinai lėtai. Taigi labai tikėtina, kad neutronas gali nuskrieti į klasikinių teorijų draudžiamas sritis, įskaitant ir sferoidą.
