Физики выяснили, что ядро радия-224 (радиоактивного нуклида химического элемента радия) похоже по своей форме не на классический шар или эллипс, а на грушу, что позволяет использовать его для проверки и уточнения общепринятых представлений о том, как устроен атом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

По современным представлениям, ядро атома представляет собой компактный и плотный объект, состоящий из отдельных элементов-нуклонов — протонов или нейтронов. В отличие от электронной оболочки, одинаковой по своему устройству для всех атомов, форма ядра может сильно меняться при изменении пропорции нейтронов и протонов.

Питер Батлер (Peter Butler) из университета Ливерпуля (Великобритания) и его коллеги открыли ранее не встречавшуюся форму ядра, «грушу», экспериментируя с ядрами с необычным соотношением числа протонов и нейтронов.

По современным представлениям, некоторые изотопы «тяжелых» элементов, таких как уран, радий, радон или торий, могут принимать такую форму, однако это не было подтверждено экспериментальным путем из-за того, что у большинства таких атомов крайне малый период полураспада.

Рис. 1. Гамма-спектрометр MINIBALL, использованный
для вычисления формы ядра радия-224.

Группа Баттлера исправила этот недостаток, используя мощности ЦЕРНА для одновременного синтеза «нужных» изотопов этих элементов и анализа их свойств. В ходе своих экспериментов ученые бомбардировали пластину из урана при помощи протонов, ускоренных синхротроном PSB. Специальные ловушки «выуживали» ядра нужных изотопов, «очищали» их от электронов и сталкивали с тонкой фольгой из никеля, кадмия и олова.

Когда такие ионы проходят через фольгу, она начинает «вибрировать» в гамма-диапазоне, и частота и характер таких колебаний зависит от формы ядра. Это позволило ученым определить, что ядра радия-224 действительно похожи на грушу, тогда как другие изотопы, такие как радон-220, оказались обычной эллипсовидной формы.

По словам физиков, дальнейшее изучение радия-224 и более тяжелых элементов с «грушевидным» ядром поможет проверить стандартную модель атома и уточнить ее.