Математический аналог микроскопа с переменным разрешением пролил свет на то, почему некоторые атомы обладают исключительной стабильностью — загадку, которая десятилетиями оставалась неразгаданной в ядерной физике.
Некоторые атомы кажутся особенно стабильными из-за количества протонов и нейтронов в них. Shutterstock/ktsdesign
Особый набор чисел на протяжении десятилетий составлял основу исследований в области ядерной физики, и теперь мы наконец знаем, как он возникает из квантового смешения ядерных частиц и сил.
Почти 80 лет назад физик Мария Гепперт Майер показала, что когда ядро атома содержит определенное количество протонов и нейтронов, например, 50 или 82, оно становится исключительно стабильным. За прошедшие годы исследователи накопили доказательства существования других подобных «магических чисел», которые встречаются в наиболее стабильных, а следовательно, и наиболее распространенных элементах нашей Вселенной.
Гепперт Майер и ее современники объяснили эти числа, предположив, что протоны и нейтроны занимают дискретные энергетические уровни, или оболочки. Эта модель, которая до сих пор используется для интерпретации многих экспериментов в ядерной физике, рассматривает каждую частицу в ядре как независимую, но наши лучшие квантовые теории утверждают, что частицы внутри ядер на самом деле сильно взаимодействуют.
Цзянмин Яо из Университета Сунь Ятсена в Китае и его коллеги разрешили это противоречие и в процессе разъяснили, как в результате этих взаимодействий возникают магические числа.
Яо говорит, что оболочечная модель основана на данных экспериментов и не описывает детальное взаимодействие между каждой частицей. Вместо этого он и его команда начали свои расчеты с фундаментальных принципов, то есть они математически описали, как частицы взаимодействуют друг с другом, как они слипаются и сколько энергии необходимо для их разделения, более подробно.
Источник: www.newscientist.com
