Атомные ядра в состоянии изменить свою форму в зависимости от суммы энергии, которой они обладают или скорость, на которой они вращаются. Изменения имели отношение только к добавлению энергии (и таким образом не принимающий во внимание вращение) относительно стабильны только в ядрах самых крупных элементов. Теперь, оказывается, что ядра намного более легких элементов, такие как никель, могут также сохраниться немного дольше в их новой форме. Открытие было сделано командой ученых из итальянского Universita’ degli Studi di Milano (Миланский государственный университет), Институт Ядерной Физики польской Академии наук (ИФДЖ ПЭН) в Кракове, румынском Национальном Институте Физики и Ядерной Разработки (IFIN-ГД), японский Токийский университет и бельгийский Университет Брюсселя.
Вычисления, необходимые для подготовки эксперимента, оказалось, были так сложны, что компьютерная инфраструктура приблизительно одного миллиона процессоров потребовалась, чтобы выполнять их. Усилие не пропало зря: публикацию, описывающую успех, отличили редакторы журнала Physical Review Letters.Построенный из протонов и нейтронов, атомные ядра обычно считаются сферическими структурами.
Однако в действительности большинство атомных ядер – структуры, которые искажены до большей или меньшей степени: сглаженный или удлиненный вперед один, два, или иногда даже все три осей. Кроме того, так же, как шар сглаживается более или менее в зависимости от силы, проявленной на нем рукой, таким образом, атомные ядра могут изменить свою деформацию в зависимости от суммы энергии, которой они обладают, даже когда они не вращаются.
«Когда атомное ядро поставляется правильной суммой энергии, это может перейти в государство с различной деформацией формы, чем типично для основного государства. Эта новая деформация – иллюстративно разговор: его новое лицо – однако, очень нестабильно. Точно так же, как шар возвращается к его оригинальной форме после того, как рука, которая исказила его, убрана, таким образом, ядро возвращается к его оригинальной форме, но он делает так много, намного быстрее, в миллиардных частях одной миллиардной секунды или еще более короткого времени. Так, вместо того, чтобы говорить о второй поверхности атомного ядра, вероятно, лучше говорить о просто гримасе», объясняет профессор Богдан Форнал (ИФДЖ ПЭН), исследовательская группа которого включала доктора Наталию Сиеплика-Оринкзэк, доктора Лукэсза Искру и доктора Матеуша Крзисика.
За последние несколько десятилетий доказательства были собраны, подтвердив, что относительно устойчивое состояние с деформированной формой присутствует в ядрах небольшого ряда элементов. Измерения показали, что ядра некоторых актинидов – элементов с атомными числами от 89 (актиний) к 103 (lawrencium) – способны к поддержанию их ‘второго лица’ даже десятки миллионов времен дольше, чем другие ядра. Актиниды – элементы с общим количеством протонов и нейтронов много больше 200, настолько очень крупный. До сих пор среди невращающихся ядер более легких элементов взволнованное государство с деформированной формой, характеризуемой увеличенной стабильностью, никогда не наблюдалось.
«Вместе с профессором Мишелем Сферрэззой, теперь работающим в Университете Брюсселя, уже в начале 1990-х, мы указали, что две теоретических модели ядерного возбуждения предсказывают существование относительно устойчивых состояний с деформированными формами в ядрах легких элементов. Вскоре, третья модель появилась, который также привел к подобным заключениям. Наше внимание было привлечено к никелю 66, потому что это присутствовало в предсказаниях всех трех моделей», вспоминает профессор Форнэл.Возможность экспериментального поиска относительно устойчивых состояний с деформированными формами в ядре Ni-66, однако, только недавно появилась.
Новый экспериментальный метод, предложенный профессором Сильвией Леони (Миланский государственный университет), объединенный с в вычислительном отношении чрезвычайно сложной моделью раковины Монте-Карло, разработанной Университетскими теоретиками Токио, позволил дизайн соответствующих, точных измерений. Эксперимент был выполнен в 9 Тандемных акселераторах MV FN Pelletron, работающих в румынском Национальном Институте Физики и Ядерной Разработки (IFIN-ГД).В эксперименте в Бухаресте цель никеля 64 была запущена с ядрами кислорода 18.
Относительно кислорода 16, который является главным изотопом (на 99,76%) атмосферного кислорода, эти ядра содержат два дополнительных нейтрона. Во время столкновений оба избыточные нейтроны могут быть переданы ядрам никеля, приводящим к созданию никеля 66, основная форма которого является почти идеальной сферой. С правильно отобранными энергиями столкновения небольшая часть ядер Ni-66, таким образом сформированных, достигает определенного государства с деформированной формой, которая, поскольку измерения показали, доказанный быть немного более стабильными, чем все другие взволнованные государства, связанные со значительной деформацией.
Другими словами, ядро было в местном, глубоком минимуме потенциала.«Расширение продолжительности жизни, измеренной нами деформированной формы ядра Ni-66, не столь захватывающее как тот из актинидов, где это достигло десятков миллионов времен.
Мы сделали запись только пятикратного роста. Тем не менее, измерение было исключительным, потому что это было первое наблюдение за своим видом в легких ядрах», завершает профессор Форнэл и подчеркивает, что измеренные времена задержки возвращения в основное государство соответствуют приемлемой степени с ценностями, предоставленными новой теоретической моделью, которая далее увеличивает достижение успеха. Ни одна из более ранних моделей ядерной структуры не допускала такие подробные предсказания. Это предлагает, чтобы новый теоретический подход был полезен в описании нескольких тысяч ядер, которые еще не были обнаружены.
На польской стороне исследование было финансировано Национальным Научным центром.Институт Хенрика Ниуодникзэнского Ядерной Физики (ИФДЖ ПЭН) в настоящее время является крупнейшим научно-исследовательским институтом польской Академии наук.
Широкий диапазон исследований и действий ИФДЖА ПЭНА включает фундаментальное и прикладное исследование, в пределах от физики элементарных частиц и астрофизики, через физику адрона, высоко – среда – и низкоэнергетическую ядерную физику, физику конденсированного вещества (включая разработку материалов), к различным применениям методов ядерной физики в междисциплинарном исследовании, покрывая медицинскую физику, дозиметрию, радиацию и экологическую биологию, охрану окружающей среды и другие связанные дисциплины. Средний ежегодный урожай ИФДЖА ПЭНА охватывает больше чем 500 научных бумаг в Отчетах о Цитате Журнала, опубликованных Thomson Reuters.
Часть Института – Cyclotron Centre Bronowice (CCB), который является инфраструктурой, уникальной в Центральной Европе, чтобы служить клиническим и научно-исследовательским центром в области медицинской и ядерной физики. ИФДЖ ПЭН – член Мариан Смолучовски Краковский Консорциум Исследования: «Энергетическое будущее вопроса», которое обладает статусом Ведущего Национального Научно-исследовательского центра (ЗНАЕТ) в физике в течение лет 2012-2017.
Институт имеет + Категория (ведущий уровень в Польше) в области наук и разработки.