“双重魔法”原子的测量揭示了内部的意外惊喜

一项用高速粒子钝击特殊铅原子的实验揭示了一个令人震惊的惊喜。

与萨里大学物理学家期望找到的完美球体相去甚远，称为铅 208 （²⁰⁸Pb） 似乎意外地被压扁了。

这一发现表明，原子核可能比我们想象的要复杂，并且可能对我们理解重元素的形成产生影响。

“这些结果表明该系统的时间平均 prolate 变形，”研究人员写在他们的论文中。“因此，即使作为核领域的基石，²⁰⁸Pb 仍然是核结构理论的一个谜题。

²⁰⁸Pb 是一个非常特殊的原子。当质子或中子的数量是我们所说的“神奇”数时，这些核子会形成一个完全占据的壳层。质子和中子都由幻数组成的原子称为双重魔力;这种情况²⁰⁸Pb，它有 82 个质子和 126 个中子。

双重魔法核对核衰变特别稳定;²⁰⁸Pb 是所有元素中已知最重的稳定同位素;因此，它被认为是核物理学的重要基石，也是全面理解 Doublely Magic Nuclei 的关键。

因为它非常稳定，科学家们认为原子核必须是完美的球形。但是，当他们使用阿贡国家实验室的GRETINA 视网膜美国的伽马射线光谱仪探测其结构，但这不是他们发现的。

“我们能够使用世界上最灵敏的实验设备将四个独立的测量结果结合起来进行此类研究，这就是我们能够进行这项具有挑战性的观察的原因。”Henderson 说.

“我们所看到的让我们感到惊讶，最终证明 lead-208 并不像人们天真地假设的那样是球形的。这些发现直接挑战了我们在核理论领域同事的成果，为未来的研究提供了一条令人兴奋的途径。

实验涉及轰击²⁰⁸粒子的铅加速到令人瞠目结舌的光速的 10%，大约每秒 30,000 公里（19,000 英里）。这种轰击激发了原子核中的量子态;反过来，物理学家可以分析这些量子态以揭示原子核本身的形状。

研究人员进行了四次独立的量子态测量，将它们结合起来，发现了²⁰⁸铅。

现在，并不是说从来没有人看过²⁰⁸Pb 之前。这是一个已经被详细研究过的原子核。毕竟，这项研究后发现它的形状与物理学家所描绘的形状不同，这有点令人兴奋。而且，研究人员说，他们不知道为什么它是一个扁球体。

这一发现表明，原子核可能比我们想象的要多，需要更多的工作来揭开它们的秘密。

“这些高度敏感的实验为我们认为我们非常了解的事情提供了新的思路，为我们提出了理解原因的新挑战。”核物理学家保罗·史蒂文森 （Paul Stevenson） 说萨里大学。

“一种可能性是，在实验过程中激发时，铅 208 原子核的振动比以前假设的要不规则。我们现在正在进一步完善我们的理论，以确定这些想法是否正确。

该研究已发表在物理评论信.

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