Ядра можуть випускати спарені нейтрони

Вважається, що ядро, що складається з одних нейтронів, що фізично не може існувати. Однак при певних умовах вченим вже вдавалося отримати так зване парування нейтронів, отриманих як продукти розпаду нестабільних ядер. Досі подібне явище спостерігалося лише побічно, тому сам факт його існування викликав певні сумніви. Як показали останні дослідження вчених зі США, ядра, що відрізняються надлишком нейтронів, дійсно можуть в процесі розпаду випускати спарені нейтрони, замість двох самостійних частинок.

Ця пара може існувати поза ядра, правда, дуже короткий час. Як стверджують самі вчені, подальше дослідження цього напрямку потенційно може дати нову інформацію у галузі ядерної фізики нейтронних і наднових зірок.

На сьогоднішній день сили, які утримують нейтрони і протони разом в атомному ядрі, не до кінця вивчені. Тому екзотичні форми матерії, в тому числі, так звані динейтроны і дипротоны, пропонують науковцям добрий ґрунт для перевірки своїх теоретичних моделей у прикордонних випадках. Раніше була отримана теоретична інформація про те, що як динейтроны, так і дипротоны майже стабільні, тому вже кілька десятиліть наукові групи по всьому світу шукали ці частинки на практиці. Причому, великі зусилля були зосереджені на пошуку дипротонов, оскільки їх поява можливо при розпаді ядер з надлишком протонів, а цей надлишок отримати набагато простіше, ніж надлишок нейтронів для формування динейтронов. Крім того, нейтрони набагато складніше виявити. Однак досі результати пошуків були неоднозначні, багато в чому із-за того, що електричний заряд протона ускладнює аналіз отриманих на експерименті даних.

Недавні експерименти з нейтронно-надлишковими ядра ізотопів гелію дали підстави вважати, що нейтрони, які перебувають за межами центрального ядра в таких структурах можуть утворювати пару. Проте вже тоді було зрозуміло, що формування спарених нейтронів поза атомного ядра забезпечило б набагато більш прямий шлях до їх вивчення. На жаль, ядра з надлишком нейтронів, які традиційно розглядалися у подібних експериментів, випускають під час розпаду не пару частинок, а кілька частинок по черзі.

Група вчених з Michigan State University (США) вирішила цю проблему шляхом підбору іншого ядра для експерименту по розпаду. Вони використовували ізотоп берилію-16, при розпаді якого випущення спарених нейтронів виявляється енергетично вигідним (оскільки ядро берилію-15 є ще більш нестабільним, ніж берилій-16 по відношенню до нейтронного випромінювання). Детальні результати роботи були опубліковані в журналі Physical Review Letters.

Оскільки прямого шляху отримання ядра берилію-16 із стабільних ядер не існує, команда розробила непрямий метод його отримання через проміжні стадії (нестабільні ядра). У рамках поставленого експерименту нестабільне ядро берилію-16 розпадалося на ядро берилію-14 і два нейтрона. Для точного визначення продуктів розпаду, команда розробила методику фільтрації показань детектора (оскільки один нейтрон може дати два спалахи на детекторі, ігнорувалися подвійні спалаху з відстанню більше 50 см один від одного). Крім того,

отримані в експерименті дані порівнювалися з результатами комп’ютерного моделювання, що дозволило довести, що на практиці дійсно мало місце формування спарених нейтронів.

На думку колег вчених з інших наукових груп,

експеримент надзвичайно корисний для подальшого розвитку цього напрямку. Чим більше отримано даних про динейтронных системах, тим більш повне уявлення можна скласти про інших нейтронно-надлишкових системах, таких як нейтронні зірки і нейтронно-надлишкові потоки у наднових.

Джерело(і):

1. physics.aps.org

2. sci-lib.com

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *