Физики под руководством Дэвида Степпенбека из Токийского университета (Япония), определили новое магическое число нейтронов в нестабильном изотопе кальция. "Магическими" называют ядра с полными "оболочками" нуклонов (протонов и нейтронов), обычно чрезвычайно устойчивыми к распаду. Как пример — гелий-4 с парой нейтронов и двумя протонами. Гелий исключительно стабилен: значительная его часть возникла в момент Большого взрыва. Дальше магические числа для химических элементов дают 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Однако в рядах таких магических ядер есть заметные исключения: ядра с неодинаковым числом нейтронов и протонов нестабильны даже при соблюдении магических чисел. В частности, в кремнии-42 есть 28 нейтронов, а протонов всего 14. Равным образом нестабильны и изотопы кислорода с 16 нейтронами.
Изучения изотопов кальция, в которых нейтронов больше, чем протонов, уже показало, что число нейтронов, равное 32, позволит такому ядру оставаться стабильным. Теоретические работы предсказывали, что и 34 нейтрона для кальция будут "магическими", но проверить это на практике долгое время не удавалось.
Группа Степпенбека обстреливала ядрами скандия и титана твердую мишень из бериллия. Столкновения образовывали большое количество короткоживущих ядер, при распаде которых появлялись гамма-лучи, регистрируемые экспериментальной установкой. При этом выяснилось, что первое возбужденное состояние у кальция-54 наступает лишь при весьма высокой энергии. Это указывает на то, что электронная подоболочка такого ядра закрывается при 34 нейтронах. Подоболочка ядер аналогична хорошо известной атомной подоболочке (s, p, d и т. д.). Если ширина запрещенной зоны велика, закрытие этой подоболочки соответствует магическому числу.
Итак, кальций-54 с 34 нейтронами в ядре сравнительно стабилен — то есть, хотя и распадается быстро, но все же значительно медленнее, чем должен был, не будь число "34" для него магическим. Взаимодействие нуклонов внутри нестабильных ядер, конечно, не так часто встречается в повседневной жизни, однако нуклеосинтез в недрах звезд породил все элементы тяжелее гелия, в том числе те, из которых состоим мы с вами. Понимание поведения таких ядер значительно улучшит знание как химии звезд, так и происходящих в их недрах физических процессов, пишет Physicsworld.Com.
