Физики получили новые данные о распределении нейтронов внутри ядра свинца. Статья исследователей принята к публикации в журнале Physical Review C, ее препринт доступен на сайте arXiv.org, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.

В рамках работы ученые облучали электронами ядра свинца-208. Электроны взаимодействовали как с протонами в ядре (электромагнитное взаимодействие), так и с нейтронами (слабое взаимодействие). Последнее, которое и интересовало ученых, приводит к изменению соотношений по-разному поляризованных электронов.

В квантовой механике элементарные частицы и их системы описываются некоторыми функциями, называемыми волновыми (они, в некотором смысле, описывают вероятность нахождения той или иной частицы системы в данной точке).

Такое описание может приводить к тому, что частица оказывается размазана по некоторому региону пространства. Именно поэтому в работе речь идет о совместном распределении нейтронов и протонов.

В рамках этой работы ученые определили несколько интересных свойств такого распределения. Например, оказалось, что «слабый» радиус ядра (то есть радиус сферы, внутри которой размазаны заряды в смысле слабого взаимодействия) больше электромагнитного (то есть радиуса, внутри которого обитают электромагнитные заряды).

Как следствие у атома свинца существует тонкая нейтронная корка, под которой лежат протоны.

Отличительной особенностью новой работы является то, что это исследование в основном полагается на эксперимент, в отличие от предыдущих, которые использовали преимущественно численное моделирование. По словам исследователей, новые данные помогут, например, в изучении многих космологических вопросов.

Так, результаты о распределении протонов и нейтронов помогут уточнить модели нейтронных звезд, которые устроены похожим образом – у них тоже есть нейтронная корка. Также данные могут прояснить детали R-процесса, ответственного за образование тяжелых элементов во время взрыва сверхновых.