|
Устранили аномалию о том, как вращаются ядра
|
|
|
|
Атомные ядра бывают разных форм, от футбольных ("вытянутых") до блинчатых ("приплюснутых"). Вытянутые и сплюснутые формы имеют разные моменты инерции. Это сопротивление тела изменению скорости его вращения под действием внешней силы. Атомные ядра, имеющие разную форму и разные моменты инерции, предполагают, что для вращения разных ядер требуется разное количество энергии.
|
|
|
|
В предыдущих исследованиях измерения показали, что при быстром вращении, например, в ядрах, таких как неон-20 или хром-48, энергия вращения неожиданно меняется. Ученые объяснили это аномальным увеличением момента инерции при быстром вращении, вероятно, из-за выпячивания ядерной материи. Более ранние модели предполагали, что быстро вращающиеся ядра в конечном итоге становятся сферами, но более новые модели обнаружили деформированные формы. Теперь крупномасштабное моделирование атомных ядер выявило удивительные новые объяснения неуловимой физики быстро вращающихся ядер.
|
|
|
|
Впервые почти за 50 лет ученые точно рассчитали момент инерции и изучили его предполагаемое аномальное увеличение с помощью современных методов моделирования ядер. Результаты моделирования для neon-20 повторяют результаты измерений энергии. Примечательно, однако, что моделирование не выявило аномального увеличения. Вместо этого они выявили изменения во внутренней части ядра.
|
|
|
Аналогичные микроскопические расчеты для хрома-48 подтверждают этот удивительный результат. Кроме того, полученные результаты разрешают давний вопрос о том, становится ли вытянутое ядро, которое начинает быстро вращаться, сферическим или сплюснутым. Это исследование, опубликованное в Physical Review C, показывает, что появляется несколько конкурирующих форм, некоторые вытянутые, а некоторые сплюснутые, которые в среднем кажутся сферическими.
|
|
|
|
Студент программы "Исследовательский опыт для магистрантов" Университета штата Луизиана (LSU) вместе с учеными из Университета штата Луизиана, Университета штата Сан-Диего и Чешской академии наук тщательно изучил форму neon-20, используя недавно разработанную теорию модели без сердцевины, адаптированную к первым принципам симметрии.
|
|
|
|
Эта структура естественным образом описывает деформацию и кластерную структуру атомных ядер. С помощью этой структуры можно найти решения, которые в противном случае были бы невозможны, за счет того, что строительные блоки соблюдают почти идеальную симметрию внутри ядер. Это современное ядерное моделирование раскрывает сложную квантовую суперпозицию форм. Это опровергает 50-летнее утверждение, основанное на аналогии с классическими вращающимися объектами, о том, что увеличение оборотов приводит к увеличению ядерного момента инерции.
|
|
|
|
Для легких ядер неон-20 (с 10 протонами и 10 нейтронами) был каноническим примером предполагаемого увеличения момента инерции. В новых расчетах, "адаптированных к симметрии", момент инерции, форма и внутренняя структура ядра (см. изображение с на рисунке выше) изменяются незначительно. Вместо этого, смешивание с соседним ядерным состоянием, которое выравнивает спины частиц и объединяет формы, изменяет энергию.
|
|
|
|
Аналогичные расчеты для хрома-48 подтверждают наличие быстро вращающегося ядра, которое выглядит почти сферическим, что согласуется с некоторыми моделями. Согласно этой модели, сферичность является средней из-за почти равного сочетания вытянутых и сплюснутых форм. Это представляет собой новый взгляд на физику быстро вращающихся ядер.
|
|
|
|
Источник
|
