Didelė tarptautinė mokslininkų komanda ėmėsi nagrinėti neįprastus neutronais prisotintus cirkonio atomų branduolius, kurių formų įvairumas įtakoja paties atomo stabilumą. „Branduolio pavidalas atspindi jo kvantinės būsenos simetriją“, – aiškina komandos narys Hirojošis Sakurajus (Hiroyoshi Sakurai) iš RIKEN Nišinos greitintuvų mokslo centro (Japonija). Gauti rezultatai padeda suprasti, kiek neutronų reikia, kad branduoliai būtų stabiliausi.
Daugelis atomų gali turėti kelis izotopus, kurie tarpusavyje skiriasi neutronų skaičiumi branduolyje. Natūraliai susidariusių, stabilių atomų protonams tenkantis neutronų skaičius paprastai svyruoja nuo 1 iki 1,5. Vis dėlto susintetinti atomai, pasižymintys didesniu neutronų ir protonų santykiu, gali atskleisti nemažai įdomybių apie atomo branduolio vidinius pokyčius.
Atomo branduolyje protonai ir neutronai paprastai sudaro koncentrinius sferinius sluoksnius. Kai kuriais atvejais išoriniai nukleonai sugeba užimti ganėtinai nuo centro nutolusias padėtis. Tai gali įtakoti kiek pakitusią branduolio formą, mat šis suplokštėja. Visai kaip atomai, turintys tam tikrą protonų ir neutronų skaičių, vadinami izotopais, atomai, kurių protonų ir neutronų skaičius sutampa, bet skiriasi branduolio pavidalas, vadinami izomerais. „Nustatydami branduolio formą, mes tyrinėjame vidinę branduolio simetriją, vadinamąją sluoksninę sandarą“, – paaiškina H. Sakurajus.
RIKEN tyrimų centro ir Tokijo universiteto valdomame Radioaktyviųjų izotopų pluošto centre mokslininkai eksperimentavo su cirkonio atomais, kurie turi 40 protonų ir, būdami stabilūs, nuo 50 iki 52 neutronų. Tyrėjai sugebėjo praplėsti neutronų skaičių iki 68 – tam reikėjo intensyvių urano ir berilio atomų tarpusavio susidūrimų. Po susidūrimų atrinkę cirkonio izotopus, jie išmatavo šių sintetinių atomų beta ir gama skilimo spartas. Matavimai parodė, kad izotopų branduolių pavidalas pakito – iš sferinio tapo paplokščiu.
Cirkonio branduolių deformacija didėjo, kuomet H. Sakurajus kartu su kolegomis pridėjo vis daugiau neutronų, tačiau pasiekus 64 neutronų ribą, ši tendencija liovėsi. Gautasis rezultatas leidžia numanyti, jog cirkonio atomas, branduolyje slepiantis 68 neutronus, galėtų turėti ir ketursienio pavidalo izomerą, apie kurio egzistavimą anksčiau užsiminė kita tyrėjų grupė. Vis dėlto tam, kad ši įžvalga būtų patvirtinta, reikia tolimesnių tyrimų.
„Tikimės praplėsti savo pažinimo apie izomerų evoliuciją ribas toliau tyrinėdami stroncio atomus“, – apibendrina mokslininkas.
