строение солнечной системы

Первые наблюдения сверхтяжелого кислорода-28 поставили под сомнение теории строения атомного ядра

Вопреки предсказаниям, кислород-28 оказался крайне неустойчивым. Физики не успели даже зарегистрировать такие ядра, хотя теоретически они должны быть дважды магическими, а значит — особенно стабильными.

Riken RI Beam Factory ускоряет тяжелые изотопы в кольцевом циклотроне, с помощью сверхпроводящих магнитов

Японские ученые впервые получили ядра кислорода-28, содержащие 20 нейтронов. Теоретически они должны быть дважды магическими и довольно долгоживущими. Однако срок существования кислорода-28 оказался настолько коротким, что даже зарегистрировать его напрямую не удалось. Похоже, современные представления об устройстве атомного ядра где-то сильно ошибаются. К таким выводам пришли Йосуке Кондо (Yosuke Kondo) и его коллеги в статье, опубликованной в журнале Nature.

Со школы мы знаем, что электроны в атоме занимают ряд оболочек, и полностью заполненная оболочка делает его химически инертным, как благородные газы. Схожим образом может быть устроено атомное ядро: протоны и нейтроны (нуклоны) заполняют одну оболочку за другой, полностью заполненная оболочка означает большую стабильность всей конструкции. Соответствующее количество нуклонов называют «магическим числом». А уж если ядро содержит магическое количество и протонов, и нейтронов, то оно особенно устойчиво.

В природе найдены пять таких дважды магических ядер, еще несколько получены искусственно. Самое распространенное из них — обычный кислород-16, включающий по восемь (магическое число) протонов и нейтронов. Теория предсказывает существование и дважды магического кислорода-28 (восемь протонов и 20 нейтронов), который также должен быть исключительно устойчив. Но на практике все оказалось не так. Возможно, новые результаты указывают на серьезные пробелы в нашем понимании атомных ядер и создающего их сильного взаимодействия.

Получить кислород-28 удалось на ускорителе Riken RI Beam Factory, который работает в исследовательском центре Нисина (Nishina) в японском городе Вако. Для этого физики разгоняли ядра кальция-48 в циклотроне и сталкивали их с бериллиевой мишенью, создавая фтор-29, содержащий те же 20 нейтронов, но на один протон больше, чем нужный изотоп кислорода. Поэтому фтор-29 отправляли дальше, прогоняя через жидкий водород, и тогда он терял протон, превращаясь в кислород-28.

Вопреки ожиданиям, срок его существования оказался настолько кратким, что зарегистрировать непосредственно этот изотоп не удалось. Ученые обнаружили лишь продукты его распада: кислород-24 и четыре нейтрона.

Стоит заметить, что сам кислород-24 несколько лет назад принес аналогичный сюрприз. Вопреки предсказаниям, это ядро весьма стабильно, срок его полураспада составляет более 60 миллисекунд. Иначе говоря, кислород-24 ведет себя так, словно он дважды магический, хотя в теории содержит лишь магическое число протонов, но не нейтронов.

Новые экспериментальные данные могут говорить о том, что магические числа далеко не так универсальны, как принято думать. Поэтому теперь физики планируют добраться до еще более тяжелого изотопа, кислорода-30, чтобы сравнить сроки полураспада целой серии ядер. Вероятно, эта работа подтвердит, что магические числа действительно не могут служить надежным предсказателем их стабильности, а количество нейтронов и протонов, которое делает ядро устойчивым, меняется более сложным образом.

Те же идеи, которые заставляли физиков ожидать стабильности от кислорода-28, стоят за концепцией «острова стабильности» — существования сверхтяжелых трансурановых элементов с большим сроком жизни. Их поиски идут уже не одно десятилетие, однако до сих пор без особенного успеха. Не исключено, что проблема с кислородом-28 может объяснять и трудности с достижением «острова стабильности».

Статья спизжена отсюда

Строение планет Солнечной системы

Карманный всеобщий географический атлас 1908 года

NASA 22 февраля собирает пресс-конференцию по поводу открытия, сделанного за пределами Солнечной системы.

«Роскосмос» хочет построить орбитальную АЭС

Проблема доставки топлива на орбиту Земли является достаточно серьезной. Сейчас для питания спутников и других космических кораблей, которым требуется долгое пребывание в космосе, используются солнечные панели. Но специалисты «Роскосмоса» пошли другим путем и планируют создать орбитальную атомную электрическую станцию (АЭС) для этих целей.

С таким заявлением недавно выступили представители госкорпорации. Также они упомянули, что за строительство будет отвечать отечественное конструкторское бюро «Арсенал». Согласно полученной информации, энергия к космическим аппаратам будет передаваться от АЭС при помощи сфокусированного лазерного луча, способного преодолеть расстояние в полтора километра. Кроме того, этой энергии будет достаточно для того, чтобы использовать ее не только как замену солнечным батареям, но и как дополнение к ним.

При этом уже сейчас научное сообщество раскололось на две части: одни поддерживают идею строительства нового объекта на околоземной орбите, другие же критикуют подобное начинание. Сторонники строительства атомной электростанции заявляют, что идея является крайне перспективной и дает возможность «планировать будущее на несколько шагов вперед» в плане освоения космоса. Такие космические строения окажут существенную помощь при перемещении космических аппаратов за пределы Солнечной системы и внутри нее. Критики же называют затраты на строительство АЭС на орбите необоснованно высокими, предлагая и дальше осваивать использование солнечных батарей и других источников альтернативной энергии для питания космических объектов.