Екип от изследователи е в състояние точно да измери външната обвивка на ядрото, която се състои главно от неутрони. Резултатът показва, че неутронната кожа е с дебелина само 0,15 fm, половината от това, което се смяташе преди.
Бележник за научна култура Публикувано на 24.06.2014 г. 22:09 Актуализирано
Когато говорим за много малки неща, които не можем да видим, сме склонни да си ги представяме по някакъв начин. Така, например, всички изображения на атома и неговата структура (електрони, протони и неутрони) обикновено се правят с помощта на сфери. Вярно е също така, че макар тази геометрия да е запазена за частиците, това не се прави за ядрото като цяло, което обикновено се представя като компактно групиране на сфери, които представляват протони и неутрони. Това прави екстериора на основния модел неправилен и силно дефиниран.. Разследване, проведено от екип от изследователи от Crystal Ball и A2 колаборации, работещи в MAMI, заключава, че "кожата" на ядрото е много мека и изобщо не е дефинирана, ореол. Резултатите са публикувани в Physical Review Letters.
Тежките ядра обикновено имат външен слой, съставен главно от неутрони. Физиците са измерили този слой, наречен "неутронна кожа", използвайки разсейването на масивни частици след бомбардирането на ядрени цели. Този път фотоните са използвани за първи път за определяне на дебелината и "грапавостта" на неутронната кожа на оловното ядро 208.
Неутронната кожа се появява, защото разпределението на неутроните се простира радиално повече от това на протоните. Интересът да се определи как тези разпределения се различават е, че ще ни позволи да разберем по-добре сложните силни взаимодействия, които държат ядрото заедно., както и много по-екзотични структури като неутронни звезди.
Разпределението на протоните е измервано прецизно с помощта на разсейване на електрони, но неутронното разпределение се оказва много по-трудно за наблюдение поради, наред с други неща, отсъствието на електрически заряд. Експериментите, проведени досега, установиха стойност от порядъка на 0,33 fm (фентометри, всяка една милионна част от нанометър), бомбардиращи ядра с протони, pi мезони (пиони) и други масивни частици като електрони, по-големи от 1 GeV (гига електрон- волта).
Фотоните имат предимството пред другите форми на бомбардиране, че могат да проникнат по-дълбоко и да дадат повече информация за вътрешната структура. Сътрудничество на Crystal Ball и А2 на Майнц Микротрон (MAMI), Германия, изстреляха лъч фотони с енергии от порядъка на стотици мега електронволта до мишена, съдържаща ядра олово-208. Детекторите събраха резултатите от тези сблъсъци и от този набор от данни изследователите извлекоха тези, съответстващи на създаването на пи-мезон след сблъсък между фотони и нуклони (нуклонът е една от частиците на ядрото, протон или неутрон). Анализът на ъглите на излъчване на тези пи-мезони доведе до заключението, че неутронната кожа е с дебелина само 0,15 fm., половината от това, което се вярваше досега, но това съвпада добре с някои теоретични оценки.
Друг поразителен факт е, че плътността на неутроните пада радиално по-бавно от тази на протоните. Това вече дава възможност да се изключат някои модели на ядрената структура.
Справка: C. M. Tarbert et al. (Кристална топка в MAMI и A2 Collaboration) (2014) Неутронна кожа на Pb208 от Coherent Pion Photoproduction Phys. Rev. Lett. 112, 242502
* Тази статия е част от „Proxima“, седмично сътрудничество на катедрата за научна култура на UPV с Next. За да научите повече, не забравяйте да посетите бележника за научна култура.