Экспериментально доказано: ядра могут испускать спаренные нейтроны
 Схематическое изображение созданной экспериментальной установки. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
На сегодняшний день силы, которые удерживают нейтроны и протоны вместе в атомном ядре, не до конца изучены. Поэтому экзотические формы материи, в том числе, так называемые динейтроны и дипротоны, предлагают ученым хорошую почву для проверки своих теоретических моделей в пограничных случаях. Ранее была получена теоретическая информация о том, что как динейтроны, так и дипротоны почти стабильны, поэтому уже несколько десятилетий научные группы по всему миру искали эти частицы на практике. Причем, большие усилия были сосредоточены на поиске дипротонов, поскольку их появление возможно при распаде ядер с избытком протонов, а этот избыток получить гораздо проще, чем избыток нейтронов для формирования динейтронов. Кроме того, нейтроны гораздо сложнее обнаружить. Однако до сих пор результаты поисков были неоднозначны, во многом из-за того, что электрический заряд протона усложняет анализ полученных на эксперименте данных.
Недавние эксперименты с нейтронно-избыточными ядрами изотопов гелия дали основания полагать, что нейтроны, находящиеся за пределами центрального ядра в таких структурах могут образовывать пару. Однако уже тогда было понятно, что формирование спаренных нейтронов вне атомного ядра обеспечило бы гораздо более прямой путь к их изучению. К сожалению, ядра с избытком нейтронов, традиционно рассматривавшиеся в подобных экспериментов, испускают во время распада не пару частиц, а несколько частиц по очереди.
Группа ученых из Michigan State University (США) решила эту проблему путем подбора другого ядра для эксперимента по распаду. Они использовали изотоп бериллия-16, при распаде которого испускание спаренных нейтронов оказывается энергетически выгодным (поскольку ядро бериллия-15 является еще более нестабильным, чем бериллий-16 по отношению к нейтронному излучению). Подробные результаты работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Поскольку прямого пути получения ядра бериллия-16 из стабильных ядер не существует, команда разработала косвенный метод его получения через промежуточные стадии (нестабильные ядра). В рамках поставленного эксперимента нестабильное ядро бериллия-16 распадалось на ядро бериллия-14 и два нейтрона. Для точного определения продуктов распада, команда разработала методику фильтрации показаний детектора (поскольку один нейтрон может дать две вспышки на детекторе, игнорировались двойные вспышки с расстоянием более 50 см друг от друга). Кроме того, полученные на эксперименте данные сравнивались с результатами компьютерного моделирования, что позволило доказать, что на практике действительно имело место формирование спаренных нейтронов.
По мнению коллег ученых из других научных групп, эксперимент чрезвычайно полезен для дальнейшего развития этого направления. Чем больше получено данных о динейтронных системах, тем более полное представление можно составить о других нейтронно-избыточных системах, таких как нейтронные звезды и нейтронно-избыточные потоки в сверхновых.
Также по теме:
- Предложен метод трехмерного «фотографирования» магнитного поля при помощи нейтронов
- Классический подход к ядерной физике снова дал результат
Источники: