Как форма ядра меняет его размер экспресс

Оригинал: "Prolate-oblate shape competition and impact on charge radii in Bk isotopes"
arXiv:2603.07596 · 2026-03-08 · CC BY 4.0 · 1 мин
Сплюснутые ядра берклия оказались больше вытянутых — и дело в пустоте в центре.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Ядро атома не всегда круглое. Оно может вытягиваться, как дыня, или сплющиваться, как тыква. И от этой формы зависит его размер — как от формы теста зависит размер пирога.

Учёные рассчитали форму и размеры ядер изотопов берклия — тяжёлого элемента, который получают в реакторах. Оказалось, что сплюснутые ядра больше вытянутых при одинаковой степени деформации. Это неожиданно: раньше думали, что размер зависит только от того, насколько сильно ядро отклонилось от шара, а не от того, в какую сторону.

Внутри сплюснутого ядра возникает пустота — как будто из центра пирога убрали начинку. Протоны там не скапливаются, потому что один из их уровней энергии остаётся свободным.

Эта пустота в центре и увеличивает радиус. Ядро как бы раздувается изнутри, хотя частиц в нём столько же. Такая связь между формой, заполнением уровней и размером помогает лучше понимать, как устроены самые тяжёлые ядра — и почему одни из них стабильнее других.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2603.07596

The nuclear charge radius provides a fundamental probe of nuclear structure, yet experimental data remain rare in the actinide region. Using the deformed relativistic Hartree-Bogoliubov theory in continuum (DRHBc) with the PC-PK1 functional, we carry out a systematic investigation of prolate-oblate shape competition in odd-$$A$$ Bk isotopes. Deformation is found to play an important role in the description of charge radii $$r_c$$ by extending the density distribution. Notably, $$r_c$$ exhibits a distinct shape dependence: for a given absolute quadrupole deformation $$|\beta_2|$$, oblate shapes yield larger charge radii than their prolate counterparts in well-deformed nuclei near the mid-shell region, where the empirical formula $$r_c(\beta_2) = \left(1 + \frac{5}{4\pi}|\beta_2|^2\right) r_c(0)$$ fails to capture the observed behavior. This enhancement is attributed to a central depression (or ``bubble" structure) in the proton density, which microscopically originates from the non-occupation of the spherical $$3s_{1/2}$$($$\Omega=1/2$$) orbital in oblate minima. These findings establish a clear microscopic connection between nuclear shape, single-particle occupancy, and nuclear size.

Берклий назван в честь города Беркли в Калифорнии, где его впервые получили в 1949 году. Для этого потребовался циклотрон и несколько месяцев бомбардировки мишени.

Понятия
форма ядра зарядовый радиус структура ядра атомное ядро протон изотоп боровский радиус гало-ядра закон Брэгга расчёт структуры протона бета-распад электронный захват формула резерфордовского рассеяния радиоактивный распад зонд ядерной структуры ядро свинца структура нейтронной звезды квадрупольный момент