Ядерный панцирь свинца стал крепче экспресс
В центре каждого атома есть ядро — плотный шар из протонов и нейтронов. Эти частицы не толпятся как попало, а заполняют строгие энергетические уровни, похожие на этажи в небоскрёбе. Когда какой-то этаж заполнен до отказа, ядро становится особенно устойчивым — физики называют это магическим числом.
Самое тяжёлое из таких чисел в стабильных ядрах — 126 нейтронов. Именно оно делает свинец-208 дважды магическим и настолько прочным, что тот служит конечной точкой для многих цепочек радиоактивного распада. Но что случится с этой оболочкой, если из свинца начать убирать протоны? Ослабнет она или, наоборот, станет ещё крепче? Ответ на этот вопрос десятилетиями ускользал от учёных, потому что нужные для опытов ядра — платина-204 и золото-205 — слишком редки и живут считанные минуты.
Команда из Центра Гельмгольца в Дармштадте решила задачу с ювелирной точностью. Они разогнали пучок ядер в ускорителе, загнали его в накопительное кольцо и измерили массы с помощью двух разных методов одновременно. Результат ошеломил: ядра платины-204 и золота-205 оказались прочнее, чем предсказывали экстраполяции, на 403 и 464 килоэлектронвольта. Это как если бы строители ожидали, что верхние этажи небоскрёба будут хлипкими, а те вдруг стали самыми надёжными во всём здании. Более того, взаимодействие между протонами и нейтронами повело себя странно: при переходе через магическое число 126 оно раздвоилось — такого раньше никто не видел.
Новые данные — не просто строчка в справочнике. Это прямой калибр для теоретических моделей, которые пытаются понять, как во Вселенной рождаются золото, платина и уран. Именно в таких нейтронно-избыточных ядрах идёт быстрый захват нейтронов — тот самый r-процесс, что гремит при столкновении нейтронных звёзд. Теперь у физиков есть твёрдая опора там, где раньше были лишь догадки.
Ядро золота-205, изученное в эксперименте, живёт всего 31 секунду — за это время свет успевает добежать от Земли до Луны и обратно.
В романе «Свинцовые башмаки» братьев Стругацких упоминается «свинцовая звезда» — теперь ясно, что её устойчивость могла бы объясняться именно усиленной нейтронной оболочкой.