Свинец вместо углерода: как точнее измерить ядро экспресс
Чтобы узнать размер протонного облака в атомном ядре, физики сталкивают нестабильное ядро с мишенью и смотрят, сколько протонов оно потеряло. Чем больше ядро-снаряд, тем чаще оно задевает ядра мишени и теряет частицы. Но когда мишень лёгкая, например углерод, расчёты требуют поправочного коэффициента — иначе размер получается завышенным.
В новой работе измерили потери протонов для 18 ядер из p-оболочки (от бора до неона) на мишенях из водорода, углерода, серебра и свинца при энергии около 240 МэВ на нуклон. Оказалось, что поправочный коэффициент плавно уменьшается с ростом массы мишени и для свинца становится равен единице. То есть со свинцовой мишенью поправки вообще не нужны — измеренный размер сразу совпадает с реальным.
Такой подход открывает дорогу к точному измерению протонных радиусов для короткоживущих ядер, которые живут миллисекунды. Раньше для них приходилось вводить эмпирические коэффициенты, а теперь можно обойтись без них — просто выбрав тяжёлую мишень. Это важно для понимания того, как устроены ядра на границе стабильности, и для расчёта процессов в звёздах, где такие ядра рождаются и гибнут.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2608.14957v1
We found that a heavy target such as Pb is most suitable for determining the proton distribution radii of unstable nuclei through charge-changing cross-section ($$\sigma_\text{cc}$$) measurements. As a heavy ion probe, low-$$Z$$ targets are routinely used to determine nucleon distribution radii of unstable isotopes. This approach has recently been extended to study proton distribution radii from $$\sigma_\text{cc}$$ measurements. However, empirical scaling factors have to be introduced to apply the Glauber models. In the present work, we systematically investigated the scaling factor using 39 new $$\sigma_\text{cc}$$ data of 18 $$p$$-shell nuclei on hydrogen, carbon, silver, and lead targets at around 240 MeV/nucleon. Together with the existing data, we reveal a universal dependence of the scaling factor on both the masses of target nuclei and the separation energies of projectile nuclei. The scaling factors decrease with increasing target-nucleus mass and converge to 1 for the highest-$$Z$$ target, making the scaling unnecessary. We conclude that instead of a low-$$Z$$ target, employing a heavy target such as Pb in $$\sigma_\text{cc}$$ measurements is the best option to determine the proton distribution radii of unstable nuclei.
Ядро свинца содержит 82 протона, и его радиус примерно в 6 раз больше радиуса протона. Если бы протон был размером с горошину, ядро свинца было бы как футбольный мяч.