Полученные данные свидетельствуют о том, что атомные ядра могут хранить своеобразную "память" о своем предыдущем состоянии, что противоречит старым статистическим моделям и открывает новые горизонты в изучении эволюции звезд, рассказывает 24 Канал со ссылкой на SciTechDaily.
Смотрите также Мир под угрозой – почему человечество уже вскоре может ожидать "апокалипсис насекомых"
Почему это важное исследование?
Чтобы образовались такие элементы, как золото или платина, необходимы условия экстремальной энергии – например, коллапс звезд или столкновения их плотных остатков.
Этот процесс известен как быстрый захват нейтронов (r-процесс). Во время него атомное ядро поглощает нейтроны настолько стремительно, что становится сверхтяжелым, после чего распадается до более стабильных форм. На этом пути ядра проходят стадии, где доминирует бета-распад, сопровождающийся выбросом двух нейтронов.
Ранее считалось почти невозможным воспроизвести и измерить эти процессы в лаборатории, поэтому ученые полагались на теоретические модели. Чтобы проверить теорию практикой, команда под руководством профессора Роберта Гживача и аспирантов Питера Дизеля и Джейкоба Гужа сосредоточила внимание на изотопе индия-134.
Важно! Результатами работы ученые поделились в своем исследовании опубликованном в журнале Physical Review Letters.
Как проходило исследование?
Для проведения эксперимента использовали станцию ISOLDE у CERN, которая позволила синтезировать достаточное количество чистого индия-134.
При распаде этот элемент переходит в возбужденные состояния олова. Используя детектор нейтронов собственной разработки, физики сделали три ключевых открытия. Самое главное из них – первое в истории измерение энергии нейтронов при бета-задержанном двухнейтронном излучении.
Это явление случается только в экзотических, короткоживущих ядрах. Ранее ученые не могли точно определить энергетические показатели, поскольку нейтроны хаотично разлетались, и было трудно отличить один нейтрон от двух. Новый метод позволил зафиксировать эти тонкие процессы.
При чем здесь "ядерная память"?
Второе открытие как раз касается так называемой "ядерной памяти". Традиционная физика предполагала, что ядро олова, которое образуется после распада, ведет себя как "амнезийное" – оно просто "выбрасывает" лишние нейтроны, чтобы остыть, не сохраняя информации о предыдущем распаде.
Однако эксперимент показал обратное: "тень" материнского ядра индия не исчезает бесследно. Ядро олова "помнит" свое предыдущее состояние, что влияет на то, вылетит один нейтрон или два.
Третье наблюдение указывает на то, что этот процесс не является чисто статистическим, как "гороховый суп", где все перемешано. Структура распада оказалась упорядоченной, что означает: старые модели перестают работать, когда речь идет об экзотических ядрах далеко от зоны стабильности.
Значительный вклад в это исследование сделал аспирант Питер Дизель. Он не только занимался анализом данных, но и собственноручно конструировал электронику и каркасы для детекторов.
Питер Дизель в лаборатории во время работы над проектом / Фото University of Tennessee
Его путь к физике начался случайно – на лекции по химии, где он увлекся идеей ядерных трансформаций, способных создавать совершенно новые элементы. Теперь его работа помогает науке точнее моделировать процессы, происходящие в далеких глубинах космоса.