Все новости

В свойствах изотопа магния с магическим числом нейтронов обнаружили аномалии

Он оказался менее стабильным, чем магний-18

ТАСС, 24 декабря. Американские физики впервые получили значимое количество магния-20 – сверхлегкого изотопа с магическим числом нейтронов. Он оказался значительно менее стабильным, чем предсказывает теория. Описание работы опубликовал научный журнал Physical Review Letters.

"Нам впервые удалось получить значимые количества магния-18 и магния-20 и реконструировать процесс их распада. Замеры масс-спектра этих изотопов указывают, что наличие магического числа нейтронов в магнии-20 не делает его значительно более стабильным, чем магний-18, как это предсказывает теория. Причину этого еще предстоит выяснить", - пишут ученые.

Ядра всех элементов тяжелее водорода состоят из двух частиц – положительно заряженных протонов и нейтронов, не имеющих электрического заряда. Соотношение числа этих частиц напрямую влияет на то, насколько стабилен атом. Если внутри него преобладают протоны или нейтроны, то атом становится нестабильным и пытается избавиться от лишних частиц.

Физики уже много десятилетий пытаются объяснить это, изучая элементы с так называемым магическим числом протонов и нейтронов – 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Подобные изотопы значительно стабильнее, чем их соседи, и при этом они распадаются не так, как это предсказывает классическая ядерная физика. Поэтому ученые непрерывно изучают подобные "магические" изотопы и ищут новые числа подобного рода.

Физики под руководством доцента Мичиганского университета Кайла Брауна открыли одно из первых свидетельств того, что наличие магического числа протонов или нейтронов далеко не всегда повышает стабильность атома. Ученые пришли к такому выводу в ходе опытов по синтезу сверхлегких изотопов магния, содержащих шесть (магний-18) и восемь нейтронов (магний-20).

Оба этих изотопа в природе не существуют, так как их атомы крайне нестабильны и распадаются за несколько десятков миллисекунд. По этой причине Браун и его коллеги пытались получить значимые количества магния-18 и магния-20 в ходе опытов с ускорителем частиц, который сталкивал разогнанные ионы стабильного магния-24 с мишенью из бериллия.

Периодически в результате таких столкновений ядра магния-24 распадались и формировали более легкие изотопы этого металла, содержавшие от шести до одиннадцати нейтронов. Самые нестабильные из них почти сразу же избавлялись от "лишних" протонов и превращались в более легкие элементы, за рождением атомов которых и наблюдали ученые.

Благодаря этому эксперименту физики проследили за рождением атомов магния-18 и детально изучили процесс распада магния-20, в том числе и измерили энергию атомов обоих изотопов в момент распада. Браун и его коллеги обнаружили, что магний-18 в некоторых случаях превосходил по уровню энергии его "магического" соседа по таблице изотопов, что говорит о неожиданно низкой стабильности магния-20.

Это открытие стало сюрпризом для ученых, так оно не соответствует теории магических чисел. Последующие опыты по синтезу магния-18 и наблюдения за распадами, как надеются американские исследователи, помогут им понять, связано ли это с реальным несоответствием теории и результатов эксперимента или с какими-то побочными факторами, которые они не учли при проведении измерений.

Теги