Strona główna Aktualności
Przyroda

Pierwsze lekkie jądro atomowe z drugą twarzą

20.07.2017 Przyroda, Materia i energia
In an experiment performed at the Romanian accelerator centre IFIN-HH, an international team of physicists observed a ‘second face’ of the nickel-66 nuclei: a relatively stable excited state in which the shape of nucleus is changed. (Source: IFIN-HH)Międzynarodowy zespół fizyków zarejestrował w eksperymencie w rumuńskim ośrodku akceleratorowym IFIN-HH „drugą twarz” jąder atomowych niklu-66: stosunkowo stabilny stan wzbudzony, w którym jądro ma zmieniony kształt. (Źródło: IFIN-HH)

Międzynarodowy zespół fizyków zarejestrował w eksperymencie w rumuńskim ośrodku akceleratorowym IFIN-HH „drugą twarz” jąder atomowych niklu-66: stosunkowo stabilny stan wzbudzony, w którym jądro ma zmieniony kształt. Źródło: IFIN-HH

Gdy jądro atomu zostanie wzbudzone, jego kształt może się na bardzo krótką chwilę zmienić. Dotąd zjawisko to obserwowano w najbardziej masywnych pierwiastkach. Wreszcie jednak badaczom - w tym z Polski - udało się zaobserwować "drugie oblicze" jądra lekkiego pierwiastka.

Z pewnym przybliżeniem jądra atomowe wyglądają jak kule, w większości przypadków mniej lub bardziej zniekształcone. Gdy jądro zostanie wzbudzone, jego kształt może się zmienić, lecz tylko na ekstremalnie krótką chwilę, po czym wraca do stanu pierwotnego. Jądra atomowe potrafią zmieniać swój kształt w zależności od ilości posiadanej energii lub prędkości, z jaką się obracają. Zmiany związane tylko z dodawaniem energii (a zatem bez uwzględniania obrotów) bywają w miarę stabilne wyłącznie w jądrach najbardziej masywnych pierwiastków.

 

Teraz się okazuje, że jądra pierwiastków znacznie lżejszych, takich jak nikiel, również mogą nieco dłużej zastygnąć w swoim nowym kształcie. Odkrycia dokonał zespół naukowców z Włoch (UniMi), Polski (Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie), Rumunii (IFIN-HH), Japonii (Uniwersytet Tokijski) oraz Belgii (Uniwersytet Brukselski).

 

Obliczenia niezbędne do przygotowania eksperymentu okazały się tak skomplikowane, że do ich przeprowadzenia trzeba było użyć infrastruktury komputerowej składającej się z około miliona procesorów. Wysiłek nie poszedł na marne: publikacja opisująca osiągnięcie została wyróżniona przez redaktorów prestiżowego czasopisma fizycznego „Physical Review Letters” (https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.162502). O badaniach poinformowali przedstawiciele IFJ PAN w przesłanym PAP komunikacie.

 

GRYMAŚNA PIŁKA

 

Większość jąder atomowych to struktury w mniejszym lub większym stopniu zdeformowane, spłaszczone lub wydłużone wzdłuż jednej, dwóch, a nierzadko nawet wszystkich trzech osi. Co więcej, tak jak piłka spłaszcza się mniej lub bardziej w zależności od siły wywieranej na nią przez dłoń, tak jądra atomowe mogą zmieniać swoją deformację w zależności od ilości posiadanej energii, nawet gdy się nie kręcą.

 

„Gdy jądru atomowemu dostarczymy odpowiednią porcję energii, może ono przejść do stanu o innej deformacji kształtu niż typowa dla stanu podstawowego. Taka nowa deformacja – mówiąc obrazowo: nowa twarz – jest jednak bardzo nietrwała. Jak piłka po odsunięciu dłoni, którą ją wcześniej zniekształcała, tak jądro wraca do swojej pierwotnej postaci, tyle że robi to znacznie, znacznie szybciej, w czasach rzędu miliardowych części jednej miliardowej sekundy lub nawet krótszych. Zamiast o drugiej twarzy jądra atomowego, lepiej więc chyba mówić tu tylko o grymasie...” - opisuje prof. Bogdan Fornal (IFJ PAN).

 

CIĘŻKIE JĄDRA POKAZUJĄ DRUGĄ TWARZ

 

W ostatnich kilkudziesięciu latach zebrano dowody potwierdzające, że w jądrach niewielkiej liczby pierwiastków występuje jednak stosunkowo stabilny stan ze zdeformowanym kształtem.

 

Pomiary wykazały, że jądra niektórych aktynowców – pierwiastków o liczbach atomowych od 89 (aktyn) do 103 (lorens) – są zdolne utrzymać swoją „drugą twarz” nawet dziesiątki milionów razy dłużej niż pozostałe jądra. Aktynowce to pierwiastki o sumarycznej liczbie protonów i neutronów znacznie przekraczającej 200, a więc bardzo masywne. Wśród nieobracających się jąder pierwiastków lżejszych dotychczas nigdy nie zaobserwowano stanu wzbudzonego ze zdeformowanym kształtem, charakteryzującego się zwiększoną stabilnością.

 

CO SIĘ DZIEJE W NIKLU?

 

Prof. Fornal z prof. Michelem Sferrazzą (Uniwersytet w Brukseli) już trzy dekady temu zwrócili uwagę, że teoria pozwala, by w jądrach pierwiastków lekkich istniały stabilne stany zdeformowane kształtem. Ich uwagę przykuł nikiel-66.

 

Dopiero niedawno jednak udało się zrealizować doświadczenie w tym zakresie. Na akceleratorze w Bukareszcie tarczę z niklu-64 ostrzeliwano jądrami tlenu-18. Podczas zderzeń tych może powstawać nikiel-66, którego jądro w kształcie podstawowym przypomina niemal idealną kulę. Przy właściwie dobranych energiach zderzeń niewielka część tak utworzonych jąder Ni-66 trafia do pewnego stanu ze zdeformowanym kształtem, który – jak wykazały pomiary – okazał się nieco trwalszy od wszystkich innych stanów wzbudzonych związanych ze znacznym odkształceniem. Innymi słowy, jądro znalazło się w lokalnym, głębokim minimum potencjału.

 

„Zmierzone przez nas wydłużenie czasu życia stanu ze zdeformowanym kształtem jądra Ni-66 nie jest tak spektakularne jak u aktynowców, gdzie sięgało dziesiątków milionów razy. My zarejestrowaliśmy wzrost jedynie pięciokrotny. Niemniej i tak pomiar okazał się wyjątkowy, ponieważ wśród jąder lekkich jest pierwszą obserwacją tego typu” - podsumowuje prof. Fornal.

 

PAP - Nauka w Polsce

 

lt/ agt/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Retro, festyny i fandomy - raporty ze światów współczesnej kultury Retro, festyny i fandomy - raporty ze światów współczesnej kultury

Przystanek Woodstock, Mazurska Noc Kabaretowa i portal Wizaż.pl - choć wydaje się, że rzeczy tych nie łączy absolutnie nic, każda jest wyrazem życia kulturalnego współczesnych Polaków. Tomasz Szlendak i Krzysztof Olechnicki zapraszają czytelników do wspólnej refleksji nad różnymi, częstokroć skrajnie odmiennymi, sposobami uczestnictwa we współczesnej kulturze.

Więcej

Myśl na dziś

Nauka nie buduje mostów nad przepaściami myśli, lecz po prostu stoi jako tablica ostrzegawcza.  Karl Kraus
Karl Kraus

Nasz blog

Koniec schabowego? Koniec schabowego?

Zmiennokształtny makaron, mięso z probówki, wydruki z ryb czy białko z domowego reaktora – takie składniki diety proponują naukowcy. Mają być przy tym zdrowe i smaczne, a nowe prawo ułatwi ich sprzedaż.

Więcej

Tagi