Įrodytas elementų sunkesnių už geležį egzistavimas

Primary tabs

Visatoje elementai, sunkesni už geležį, susidaro po galingų sprogimų, kuriuos astronomai praminė supernovomis. Branduolinių reakcijų metu susiformuoja visų rūšių itin trumpai gyvuojantys atomų branduoliai, tarp kurių pasitaiko ir stabilesnių, mokslininkų teorijose vadinamų magiškaisiais. Tačiau net ir tarp magiškųjų branduolių yra išimčių: jie sudaro apgrąžines saleles. Vadovaujama Miuncheno technikos universiteto (Vokietija) fizikos profesoriaus tarptautinė tyrėjų komanda atidžiau pažvelgė į pirmąją aptiktą salelę. Gautus rezultatus mokslininkai aprašė „Physical Review Letters“ žurnale.

Visi cheminiai elementai, aptinkami mūsų Žemėje, atkeliavo iš kosmoso. Labiausiai Visatoje paplitę cheminiai elementai – vandenilis ir helis – susidarė iškart po Didžiojo sprogimo. Kiti elementai, pavyzdžiui, anglis ir deguonis, atsirado vėliau, žvaigždžių gelmėse vykstant termobranduolinės sintezės reakcijoms. Medžiagos, sunkesnės už geležį, gimė tiktai milžiniškų žvaigždžių sprogimų, vadinamų supernovomis, dėka. Supernovos mums davė tiek brangiuosius metalus (tarkim, auksą ir sidabrą), tiek radioaktyviuosius elementus (uraną).

Supernovos užkurtame kosminiame katile galima aptikti daugybę sunkiasvorių atomų branduolių, kurie itin trumpais tarpiniais etapais galiausiai suskyla į stabilius elementus. Analogiškai sluoksniniam elektronų modeliui branduolio specialistai sukūrė savo modelį, numatantį didelio stabilumo neutronų ir protonų kombinacijų egzistavimą. Šias kombinacijas aprašantys skaičiai vadinami magiškaisiais, mat tuomet sluoksniai tampa visiškai užpildyti, o pats branduolys pasidaro praktiškai rutuliškas arba, kitaip tariant, sferinis.

Vis dėlto egzistuoja tokie magiškieji branduoliai, kurių sandara skiriasi nuo numatytosios. Tarptautinė mokslininkų komanda susidomėjo branduoliais, sudarančiais vadinamąją apgrąžos salelę. Jų magiškasis neutronų skaičius lygus 20. Matavimai, atlikti su CERN laboratorijos radioaktyviųjų jonų pluoštų greitintuvu REX-ISOLDE, davė įdomių rezultatų.

Mokslininkai eksperimentavo su neutronais praturtinu magnio – 32 izotopu, nukreipdami magnio – 30 pluoštą į titano plėvelę, padengtą radioaktyviuoju vandenilio izotopu tričiu. Vadinamosios porų perdavos reakcijos metu iš tričio yra išmušami du neutronai ir perduodami magnio – 30 branduoliui, todėl šis virsta magniu – 32.

Neutronais praturtinas magnio – 32 izotopas turi 20 neutronų ir 12 protonų, todėl yra magiškasis ir turėtų pasižymėti sferiniu pavidalu. Vis dėlto žemiausios energijos būsenos magnis – 32 yra ne sferinis, o deformuotas. Magnio branduolys labai primena kiaušinio formos amerikietiškojo futbolo kamuolį. Sferinis pavidalas nesusidarė tol, kol nebuvo pasiektos didesnės energijos būsenos.

Taigi mokslininkams pirmąkart pavyko patvirtinti sferinio magnio – 32 branduolio egzistavimą. Verta dėmesio ir tai, jog sferinis magnio – 32 branduolys buvo sukurtas esant žymiai mažesnei energijai, nei numatyta teoriškai. Šis rezultatas verčia dar kartą permąstyti teorinius modelius, aprašančius šios ar kitos nuklidų lentelės srities branduolių sluoksnių sandaros pokyčius.

„Mes nesitveriame džiaugsmu pagaliau patvirtinę sferinio magnio – 32 branduolio egzistavimą, – džiūgauja Miuncheno technikos universiteto Hadronų ir branduolio fizikos padalinio vadovas profesorius Georgas Kriukenas (Georg Kruecken). – Tačiau šį įžvalga mums, fizikams, reiškia naujus iššūkius. Tam, kad galėtume nustatyti tikslią žvaigždžių sprogimų metu vykstančios elementų sintezės eigą, turime geriau suprasti mechanizmą, sukeliantį sluoksnių sandaros pokyčius“. Mokslininkų manymu, dar prireiks keliolikos eksperimentų, kol pagaliau bus galima pateikti neabejotiną procesų, susijusių su paslaptingosiomis apgrąžos salelėmis ir naujais magiškaisiais skaičiais, aprašą.

Facebook komentarai: