Niektóre jądra atomowe mają cienką powłokę – są otoczone cienką powłoką neutronów.
Fizycy wiedzą teraz, jak gruba jest ta powłoka neutronowa dla jednego konkretnego typu jądra. Powłoka ołowiu 208 – odmiana ołowiu zawierająca 126 neutronów oprócz 82 protonów – ma grubość około 0,28 bilionowej milimetra, donoszą naukowcy w Internecie 27 kwietnia w Physical Review Letters.
Jądro ołowiu 208 jest w przybliżeniu kulistą, sfera protonów osadzona w nieco większej sferze neutronów. Pomiar różnicy między rozmiarami sfer ujawnia grubość gładkiej skóry neutronowej ołowiu.
Pomiar wielkości sfery protonowej jest stosunkowo prosty: fizycy mogą strzelać do jądra cząstkami naładowanymi elektrycznie i badać, jak cząsteczki odbijają się od dodatnio naładowanych protonów. Ale ponieważ neutrony nie mają ładunku elektrycznego, trudniej jest zmierzyć objętość, którą otaczają.
Dlatego naukowcy z Lead Radius Experiment, czyli PREX-II, w Jefferson Lab w Newport News w Wirginii, zastosowali specjalną technikę. Zespół zmierzył różne sposoby rozpraszania elektronów od jądra w zależności od ich spinu lub momentu pędu.
Ponieważ elektrony oddziałują z neutronami z różną szybkością w zależności od kierunku ich spinu, eksperyment ujawnił szerokość sfery neutronów, umożliwiając naukowcom obliczenie grubości powłoki neutronów.
Powłoka neutronów była nieco grubsza, niż przewidywali fizycy. To wynik, który „sprawia, że wszyscy siadają, zwracają uwagę i zaczynają kwestionować własne założenia” – mówi fizyk i rzecznik prasowy PREX-II Krishna Kumar z University of Massachusetts Amherst.
Przyszły pomiar przetestuje powłokę innego jądra, wapnia-48. Pomiary mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć teorie jądra atomowego i innych dziedzin, w których neutrony są stłoczone razem, na przykład w gwiazdach neutronowych, niezwykle gęstych, martwych gwiazdach składających się głównie z neutronów.
Źródło: Emily Conover
Zdjęcie: KENT PASCHKE
