Ученые открыли «легчайший кислород» — «ядерное зеркало» лития-11. Как это?

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили и охарактеризовали новую форму кислорода — «легчайшую» из всех известных версий этого химического элемента с тремя нейтронами и восемью протонами. Кислород — один из самых распространенных элементов в Солнечной системе, однако кислород-11 можно получить только в лаборатории. Он распадается сразу после создания, испуская два протона, и его можно наблюдать только по продуктам его распада. Распад с двумя протонами является новейшим из открытых каналом ядерного распада.

Самый легкий кислород

«Однако сообществу физиков интереснее всего то, что кислород-11 является ядерным зеркалом лития-11, хорошо изученного тяжелого изотопа лития», говорит Тайлер Вебб, кандидат физических наук из Вашингтонского университета и первый автор работы, опубликованной в Physical Review Letters.

В ядерной физике считается, что ядра являются зеркальными, когда у одного есть определенное количество нейтронов и протонов, а у другого — противоположное количество, то есть соотношение 3:8 нейтронов и протонов в кислороде-11 сравнивается с 8:3 в литии-11.

«Говоря о зеркальных ядрах, мы ожидаем найти некую симметрию», говорит Вебб. «Свойства ядра и его зеркала должны быть сходными: квантовые состояния должны быть примерно близки по энергии относительно основного состояния ядра, а волновые функции этих состояний должны быть похожими».

Однако эта симметрия может быть нарушенной. Ученые могут сравнить фактическую структуру зеркальных ядер с их ожидаемой структурой, чтобы узнать больше об этой важной симметрии атомных ядер, из которых состоит видимое вещество в нашей Вселенной.

В данном случае ученые с большим энтузиазмом сравнивают литий-11, у которого есть два очень слабо связанных нейтрона, вращающихся в «гало» вокруг ядра, с кислородом-11, у которого есть два не связанных протона.