Физики открыли нарушение магического правила для ядер изотопов магния
Ученые открыли нестабильный изотоп магния, ядро которого состоит из 12 протонов и 6 нейтронов. Энергия возбужденного состояния этого ядра оказалась больше, чем у изотопа магния с 8 нейтронами, которое должно быть магическим. Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
Одной из основных моделей строения атомного ядра является оболочечная модель, в которой поведение энергетических уровней нейтронов и протонов внутри него аналогично поведению электронных уровней энергии в атоме. Квантовое состояние каждого нуклона характеризуется энергией, моментом импульса, его проекцией на произвольную координатную ось, а также проекцией спина на эту ось. Нуклоны подчиняются статистике Ферми — Дирака, а это означает, что определенное квантовое состояние может быть занято только одной такой частицей. Благодаря этому нейтроны и протоны независимо заполняют оболочки, которые характеризуются радиальным квантовым числом и полным моментом импульса нуклона, и когда очередная оболочка заполняется, энергия связи следующего нуклона в ядре существенно понижается.
Ядра, в которых нейтроны или протоны заполняют целое число оболочек, называются магическими (или дважды магическими, если нуклонами заняты как протонные, так и нейтронные оболочки). Благодаря большой разнице в энергиях связи между магическими ядрами и ядрами с соседними Z и N, первые существенно более стабильны. Предсказанные оболочечной моделью числа протонов и нейтронов это Z, N = 2, 8, 20, 28, 50, 82 и так далее.