Расчеты показывают, вращающееся ядро кислорода-16 может деформироваться в 4 отдельных альфа-частицы, размещенные вдоль оси вращения. (кликните картинку для увеличения)

12.09.2011 (16:22)
Просмотров: 9429
Рейтинг: 1.35
Голосов: 31

Теги:
ядро, атом, сфера, стержень,

Естественные науки >> Физика

Традиционно мы изображаем ядра атомов в форме шариков, содержащих в себе протоны и нейтроны. Ранее ученые уже представляли расчеты, согласно которым ядра могут иметь форму яйца; но последняя опубликованная работа ученых из Японии демонстрирует ядра еще более экзотической формы. По их мнению, быстро вращающиеся ядра могут превращаться в цепочку, состоящую из отдельных кластеров, включающих протоны и нейтроны. Подобные экзотические ядра могут играть важную роль при формировании в недрах звезд таких элементов, как C₁₂ и O₁₆. Разработанная учеными методика расчета подобных структур позволяет изучать даже более экзотические конструкции.

Форма ядра оказывает серьезное влияние на ядерные реакции, например, в недрах звезд, где создаются почти все природные элементы. Если ядро атома вращается достаточно быстро (обычно в результате не центрального столкновения или при столкновении и объединении двух небольших ядер), оно может деформироваться, превращаясь из привычной нашему воображению сферы в эллипсоид. Эта форма неразрывно связана с сильным взаимодействием, удерживающим вместе протоны и нейтроны (нуклоны), а также противодействующей ему центробежной силой. На сегодняшний день ученые уже обеспечили экспериментальное доказательство возможности существования сильно деформированных ядер с отношением ширины к длине около ½ или 1/3 для тяжелых элементов. Для легких ядер таких элементов, как углерод или кислород, существовали лишь признаки того, что могут быть реализованы подобные деформированные состояния. Но, несмотря на интенсивные поиски, экспериментальных доказательств этого факта не существовало.

Вместо того чтобы работать на уровне отдельных нуклонов, большая часть теоретических расчетов основана на идее, что ядра можно рассматривать, как некую совокупность альфа-частиц, представляющих собой тесно связанные группы их двух протонов и одного нейтрона. Такой подход обеспечивает хорошее приближение, не предъявляя при этом серьезных требований к вычислительным мощностям. Группа ученых из Kyoto University (Япония) использовала альтернативный, более фундаментальный подход, при котором в качестве элементарных «строительных блоков» ядра рассматривались отдельные нуклоны. Для выполнения расчета команда объединила несколько последних достижений в данной области, использовав методику, известную под именем Хартри-Фока. Это позволило провести расчеты для вращающегося ядра O16, заложив в модель взаимодействия нуклонов в терминах специальных сил, используемых для приближения сильных взаимодействий, удерживающих нуклоны в ядре вместе. В качестве результата расчетов команда получила трехмерное распределение плотности нуклонов в ядре, определяющее форму ядра.

По данным ученых, до определенной частоты вращения ядра действительно остаются сферическими. Далее при увеличении частоты вращения ядро начинает деформироваться и превращается в четыре альфа частицы, размещенные вдоль оси вращения. Если и дальше увеличивать частоту, ядро распадается. Стоит отметить, что структуры, вроде линейной «цепочки», в ядре любого размера всегда считались нестабильными, хотя ранее теоретики предполагали, что они могли бы существовать. По мнению коллег ученых, подобные линейные конфигурации атомов могут иметь фундаментальное значение для динамики ядерных систем. Они также могли играть важную роль при формировании C₁₂ и O₁₆ в недрах звезд.

В ближайшем будущем команда планирует использовать свою методику для поиска более длинных линейных цепей.

	Читать @SciLibCom Твитнуть Нравится

Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:

Новость подготовлена по материалам ресурса focus.aps.org