Cunoscut ca cel mai greu izotop dublu magic observat vreodată, plumbul-208 a fost mult timp un model de stabilitate și simetrie pentru fizicienii nucleari. Acest izotop ocupă un loc central în înțelegerea forțelor care guvernează Universul la scară atomică. Cercetările recente au scos la iveală surprize care răstoarnă ideile consacrate despre structura nucleelor atomice. Nucleele atomice sunt formate din protoni și neutroni. Protonii încărcați pozitiv se resping reciproc datorită repulsiei electrostatice, dar sunt ținuți împreună de forța nucleară tare. În mod similar, neutronii, care nu au sarcină, sunt legați de protoni și unul de altul prin aceeași forță. Anumite configurații specifice ale acestor particule fac nucleul deosebit de stabil. Aceste configurații, numite numere magice, sunt valori particulare ale protonilor sau neutronilor care conferă nucleului o stabilitate excepțională. Oamenii de știință au identificat aceste numere observând modul în care nucleele răspund la adăugarea sau îndepărtarea particulelor. Prin analogie, aceste numere acționează oarecum ca niște chei care mențin structura miezului intactă, de parcă ar fi activat o vrajă magică. Nucleele cu numere magice sunt esențiale pentru înțelegerea fizicii nucleare și joacă, de asemenea, un rol cheie în fenomene mai ample, cum ar fi formarea elementelor în Univers.
Plumbul-208 (Pb-208) este un nucleu dublu magic, deoarece are două numere magice, 82 de protoni și 126 de neutroni, ceea ce îi conferă o stabilitate remarcabilă. Importanța sa nu se oprește aici. Plumbul-208 este, de asemenea, esențial pentru înțelegerea formării elementelor grele în univers. Mai precis, acest izotop se află în centrul „procesului r” de captare rapidă a neutronilor. Acest fenomen are loc în medii extreme, cum ar fi supernovele, și este responsabil pentru formarea unor elemente mai grele decât fierul care alcătuiesc o mare parte din materia din galaxia noastră. Plumbul-208 joacă, de asemenea, un rol cheie în cercetarea ecuației de stare nucleară care descrie comportamentul materiei în condiții extreme. El ne permite să înțelegem mai bine fenomene precum formarea stelelor neutronice, precum și densitatea materiei din Univers.
Deși plumbul-208 este clasificat ca un nucleu dublu magic și această structură îi conferă o formă în primul rând sferică, recent au fost observate comportamente neașteptate. Într-adevăr, în ciuda stabilității sale sferice, acest nucleu prezintă fenomene vibratorii deosebite, numite vibrații octupol, care îi deformează subtil structura. La aceste vibrații se adaugă efecte de cvadrupol marcate, ceea ce face din plumbul-208 un obiect de studiu fascinant și complex pentru cercetători.
Pentru a înțelege mai bine aceste fenomene, o echipă de cercetători de la Universitatea din Surrey, în colaborare cu instituții internaționale, a folosit un spectrometru cu raze gamma de înaltă precizie. Oamenii de știință au făcut patru măsurători separate care le-au permis să examineze proprietățile deformării miezului cu o precizie fără precedent.
Rezultatele, prezentate într-un articol publicat în Physical Review Letters, au relevat un moment cvadrupol negativ anormal, indicând faptul că nucleul plumb-208, deși în general stabil și aproape de o formă sferică, prezintă o ușoară deformare. Această deformare ia forma unui miez alungit, asemănător unei mingi de rugby. Acest fenomen evidențiază aspecte ale plumbului-208 pe care modelele teoretice clasice nu le-au prezis și ne determină să revizuim înțelegerea noastră asupra structurii nucleelor atomice.
Una dintre cele mai fascinante descoperiri ale acestui studiu este că modelele teoretice actuale nu au putut explica această deformare observată. Au fost folosite trei metode teoretice diferite pentru a încerca să modeleze structura plumbului-208, dar niciuna dintre ele nu a putut reproduce atât semnul, cât și magnitudinea deformației detectate. Acest lucru indică faptul că modelele existente de structură nucleară nu sunt suficient de detaliate pentru a explica complexitatea plumbului-208. Această observație ridică întrebări cruciale pentru fizica nucleară și ar putea implica interacțiuni mai subtile între particulele care alcătuiesc nucleul.
Prin urmare, această descoperire deschide calea către noi cercetări incitante. Oamenii de știință vor trebui acum să înțeleagă de ce apar astfel de deformații și cum afectează acestea stabilitatea nucleelor atomice. Acest studiu al plumbului-208 ar putea oferi, de asemenea, informații cruciale despre formarea elementelor grele în Univers, în special în supernove, unde nucleele masive se formează și se deformează în condiții extreme.
Loading ...
