Fizycy poszukują wskazówek nt. powstawania pierwiastków na wyspach inwersji
Międzynarodowy zespół naukowców rzucił nowe światło na sposób powstawania cięższych pierwiastków w czasie supernowych. Zespół, częściowo dofinansowany ze środków unijnych, sformułował wnioski po zbadaniu tak zwanych wysp inwersji, na których jądra atomowe przybierają nieoczekiwane kształty. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters. Źródłem unijnego wsparcia prac był projekt EURONS (Europejska inicjatywa zintegrowanej infrastruktury na rzecz struktury jądrowej), który otrzymał 14 mln EUR z budżetu "Infrastruktury badawcze" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Na swoim początku wszechświat zawierał wyłącznie bardzo lekkie pierwiastki - wodór i hel. Inne stosunkowo lekkie pierwiastki, takie jak węgiel i tlen powstały wewnątrz pierwszych gwiazd w wyniku fuzji jąder atomowych. Natomiast cięższe pierwiastki, takie jak żelazo (w tym złoto, srebro i uran) zawdzięczają swoje istnienie supernowym. Wybuchające gwiazdy wytwarzają cały wachlarz ciężkich jąder atomowych. Zazwyczaj rozkładają się one na stabilniejsze pierwiastki po przejściu serii krótkotrwałych stanów pośrednich. Jądra atomowe składają się z różnej liczby protonów i neutronów. Fizycy jądrowi opracowali model, aby przewidywać, które kombinacje neutronów i protonów powinny być najbardziej stabilne. Szczególnie interesujące dla fizyków są tak zwane "magiczne liczby". Jeżeli zbiór protonów i neutronów jądra odpowiada "magicznej liczbie", to jego struktura będzie stabilna a kształt niemal idealnie sferyczny. Jednakże czasami jądra, które powinny być "magiczne" nie odpowiadają oczekiwaniom fizyków i tworzą tak zwane "wyspy inwersji". Jednym z takich przykładów jest ponoć magiczne jądro izotopu magnezu-32, które zawiera 12 protonów i 20 neutronów. Zgodnie z teorią jądro magnezu-32 powinno mieć idealnie sferyczny kształt. A w rzeczywistości, w najniższym stanie energetycznym, kształt jądra bardziej przypomina piłkę do rugby lub futbolu amerykańskiego niż kulę. Aby zbadać tę wyspę inwersji naukowcy stworzyli magnez-32 wystrzeliwując magnez-30 na radioaktywny izotop (wersję) wodoru zwany trytem. W toku procesu dwa neutrony zostały przeniesione z jądra trytu do jądra magnezu, tworząc magnez-32. Doświadczenia przeprowadzono w CERN, Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek Elementarnych w Szwajcarii. Według teorii magnez-32 powinien zmienić kształt zdeformowany na sferyczny jedynie po osiągnięciu wyższych stanów energetycznych. W ramach badań naukowcom po raz pierwszy udało się potwierdzić istnienie sferycznej wersji jądra magnezu-32. Tak naprawdę odkryli, że przybiera ono sferyczny kształt na znacznie niższym poziomie niż przewidywano. Naukowcy zauważyli, że to poddaje w wątpliwość dokładność modeli przewidujących zmiany w strukturze atomowej. Niezbędne będzie przeprowadzenie dalszych doświadczeń zanim naukowcy będą mogli podać pełny opis procesów zachodzących na wyspach inwersji. "Nie posiadaliśmy się z radości, kiedy w końcu udało nam się potwierdzić istnienie sferycznego jądra magnezu-32" - mówi profesor Reiner Krücken, kierownik katedry Hadronów i Fizyki Jądrowej Technische Universität München w Niemczech. "Niemniej te dane stawiają przed nami, fizykami, nowe wyzwania. Aby być w stanie przewidzieć dokładny przebieg syntezy pierwiastka podczas wybuchu gwiazdy, musimy lepiej poznać mechanizm, który wywołuje zmiany w strukturze powłoki." W badaniach udział wzięli również naukowcy z Belgii, Danii, Francji, Hiszpanii, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.Więcej informacji: Technische Universität München: http://www.tumuenchen.de/ Physical Review Letters: http://prl.aps.org/
Kraje
Belgia, Szwajcaria, Niemcy, Dania, Hiszpania, Francja, Włochy, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone