Отримані дані свідчать про те, що атомні ядра можуть зберігати своєрідну "пам'ять" про свій попередній стан, що суперечить старим статистичним моделям і відкриває нові горизонти у вивченні еволюції зірок, розповідає 24 Канал з посиланням на SciTechDaily.
Дивіться також Світ під загрозою – чому людство вже невдовзі може очікувати "апокаліпсис комах"
Чому це важливе дослідження?
Щоб утворилися такі елементи, як золото або платина, необхідні умови екстремальної енергії – наприклад, колапс зірок або зіткнення їхніх щільних залишків.
Цей процес відомий як швидке захоплення нейтронів (r-процес). Під час нього атомне ядро поглинає нейтрони настільки стрімко, що стає надважким, після чого розпадається до більш стабільних форм. На цьому шляху ядра проходять стадії, де домінує бета-розпад, що супроводжується викидом двох нейтронів.
Раніше вважалося майже неможливим відтворити та виміряти ці процеси в лабораторії, тому вчені покладалися на теоретичні моделі. Щоб перевірити теорію практикою, команда під керівництвом професора Роберта Гживача та аспірантів Пітера Дізеля і Джейкоба Гужа зосередила увагу на ізотопі індію-134.
Важливо! Результатами роботи науковці поділилися у своєму дослідженні опублікованому в журналі Physical Review Letters.
Як проходило дослідження?
Для проведення експерименту використали станцію ISOLDE у CERN, яка дозволила синтезувати достатню кількість чистого індію-134.
При розпаді цей елемент переходить у збуджені стани олова. Використовуючи детектор нейтронів власної розробки, фізики зробили три ключові відкриття. Найголовніше з них – перший в історії вимір енергії нейтронів при бета-затриманому двонейтронному випромінюванні.
Це явище трапляється лише в екзотичних, короткоживучих ядрах. Раніше вчені не могли точно визначити енергетичні показники, оскільки нейтрони хаотично розліталися, і було важко відрізнити один нейтрон від двох. Новий метод дозволив зафіксувати ці тонкі процеси.
До чого тут "ядерна пам'ять"?
Друге відкриття саме стосується так званої "ядерної пам'яті". Традиційна фізика припускала, що ядро олова, яке утворюється після розпаду, поводиться як "амнезійне" – воно просто "википає" зайві нейтрони, щоб охолонути, не зберігаючи інформації про попередній розпад.
Однак експеримент показав протилежне: "тінь" материнського ядра індію не зникає безслідно. Ядро олова "пам'ятає" свій попередній стан, що впливає на те, вилетить один нейтрон чи два.
Третє спостереження вказує на те, що цей процес не є суто статистичним, як "гороховий суп", де все перемішано. Структура розпаду виявилася впорядкованою, що означає: старі моделі перестають працювати, коли мова йде про екзотичні ядра далеко від зони стабільності.
Значний внесок у це дослідження зробив аспірант Пітер Дізель. Він не лише займався аналізом даних, а й власноруч конструював електроніку та каркаси для детекторів.
Пітер Дізель в лабораторії під час роботи над проєктом / Фото University of Tennessee
Його шлях до фізики почався випадково – на лекції з хімії, де він захопився ідеєю ядерних трансформацій, здатних створювати зовсім нові елементи. Тепер його робота допомагає науці точніше моделювати процеси, що відбуваються у далеких глибинах космосу.