Самое тяжелое известное ядро. Новый изотоп астатина распадается «арбузоподобным» ядром
Международная группа физиков обнаружила необычную конфигурацию атомного ядра, которое распадается, выбрасывая отдельные протоны. Речь идет об изотопе астатина с 85 протонами и 103 нейтронами. Это одновременно самое тяжелое известное ядро, которое распадается таким образом, и самый легкий изотоп астатина.
Астатин очень редок: на Земле он образуется лишь как продукт распада более тяжелых элементов и быстро исчезает. Все его изотопы радиоактивны, с периодом полураспада от часов до наносекунд. Считается, что одновременно на планете существует менее 1 грамма этого элемента.
Обычно ядра распадаются, излучая альфа-частицы (протоны и нейтроны вместе) или через бета-распад (электроны или позитроны). Но этот новый изотоп астатина распадается редким путем — выбрасывает только один протон.
«Выброс протона — это редкая форма радиоактивного распада, когда ядро отдает протон, чтобы приблизиться к стабильности», — объясняет Хенна Кокконен, ядерный физик из университета Ювяскюля (Финляндия).
Изучать такие экзотические ядра трудно: из-за необычного количества протонов и нейтронов они очень нестабильны и распадаются мгновенно. Чтобы их исследовать, нужны сложные экспериментальные методы.
Ядро создали в Лаборатории ускорителей университета Ювяскюля путем слияния двух ядер. Затем нестабильное ядро излучает частицы, стремясь к стабильности.
«Ядро образовали, подвергая природную серебряную мишень ионам стронция-84», — рассказывает ядерный физик Калле Ауранен. Остатки реакции отделили газовым сепаратором и проанализировали с помощью спектрометра и детекторов.
Исследователи применили теоретическую модель неадиабатических квазичастиц, чтобы объяснить структуру и поведение этого ядра. Результаты показали, что ядро имеет форму, похожую на арбуз: расстояние между полюсами больше диаметра по экватору.
Точные причины такой формы пока неизвестны, но она может указывать на новые особенности взаимодействия протонов в тяжелых ядрах.
«Свойства ядра свидетельствуют об изменении энергии связи валентного протона. Это может объясняться ранее неизвестным взаимодействием», — добавляет Кокконен.
Дальнейшее наблюдение за изотопом 188At поможет лучше понять, как развиваются и распадаются такие экзотические ядра. Также интересным является исследование еще неизвестного изотопа 189At, который тоже может распадаться путем выброса протона.
