Nietypowy kształt superciężkich jąder

Superciężkie jądra atomowe tworzone w laboratoriach za pomocą
akceleratorów cząstek, rzadko mają kształt idealnej kuli. Często
są spłaszczone lub wydłużone. Fizycy uważają, że mogą one istnieć
właśnie dzięki tym kształtom, bowiem one gwarantują optymalne
rozłożenie sił działających wewnątrz jądra. Ponadto, nietrwałe
superciężkie jądro, rozpadając się, musi nie tylko odrzucić część
swojej masy i energii, ale także zmienić kształt, co trwa zwykle
nieco dłużej i może sprawić, że twór taki będzie istniał dłużej.

Superciężkie jądra atomowe to jądra, w których liczba protonów
(naładowanych dodatnio cząstek elementarnych) przekracza ok. 106.

"Najcięższe jądro, które udało się otrzymać doświadczalnie i nie
ma wątpliwości, że ono istnieje, ma liczbę atomową 113. Natomiast
naukowcy z Dubnej w Rosji twierdzą, że obserwowali jądro atomowe o
liczbie atomowej 118. To doświadczenie musi być odtworzone przez
inny zespół i dopiero wtedy uzyskamy potwierdzenie istnienia
takiego jądra" powiedział w rozmowie z PAP prof. Witold
Nazarewicz pracujący na Uniwersytecie Stanu Tennessee w USA i
Uniwersytecie Warszawskim, jeden z autorów artykułu.

Praca prof. Nazarewicza opublikowana w "Nature" to wnioski z jego
badań, prowadzonych wspólnie z nieżyjącym już prof. Stefanem
Ćwiokiem z Politechniki Warszawskiej i prof. Paul-Henri Heenenem z
Universite Libre de Bruxelles.

"Takie jądra są znakomitymi laboratoriami, w których można
śledzić, w jaki sposób współgrają ze sobą Kulombowska siła
odpychających się protonów, która stara się jądro rozerwać i siła
jądrowa, czyli oddziaływanie silne, które stara się to jądro
skleić" wyjaśniał fizyk.

W czasie swoich prac, polegających na obliczeniach sił
działających w jądrze atomu, uczeni przeanalizowali mechanizm
kształtowania się superciężkiego jądra a także jego rozpadu i
zmiany kształtu.

Jak dotąd, najcięższe jądra, jakich istnienie udało się
potwierdzić doświadczalnie, nie mogą istnieć dłużej niż kilkaset
mikrosekund. Przypuszczalnie jednak, im cięższe będzie jądro, tym
będzie bardziej trwałe, ponieważ dłużej będzie zmieniać kształt,
zanim zamieni się w kulę.

"Celem wszystkich tych działań jest dotarcie kiedyś w
przyszłości, doświadczalnie, do jąder, które będą miały długie
czasy życia. To jest taka nasza Mekka w tej dziedzinie fizyki,
dojść do takich jąder superciężkich, które będą żyły dni albo
nawet miesiące. Można byłoby nawet myśleć o różnych zastosowaniach
takich jąder, ale za wcześnie o tym mówić, bo na razie takich
jąder nikt nie widział" - mówił naukowiec.

Wyjątkowo trwałe zaś powinno być jądro w którym będą 184
neutrony. "Wielu fizyków teoretycznych sądzi, że 184 jest liczbą
magiczną" - wyjaśnia uczony.

Teoria mówi, że jeżeli w reakcji jądrowej uda się do jądra
atomowego zmieścić dokładnie tyle neutronów, to jądro to będzie
miało długi czas życia.

Wiadomo, że podobnie jak w przypadku gazów szlachetnych, pewna
liczba elektronów w ich atomach gwarantuje ich niską reaktywność,
tak w przypadku jąder atomowych konkretna liczba protonów lub
neutronów zapewnia takim jądrom wyjątkowo silne związanie ze
względu na efekty kwantowe. Te szczególne liczby noszą nazwę liczb
magicznych.

Znane liczby magiczne w jądrach atomowych to : 2, 8, 20, 28, 50,
82 oraz 126.

"Najcięższe do tej pory jądro podwójnie magiczne, to znaczy
magiczne i w protonach i w neutronach to jest ołów 208 (82 protony
i 126 neutronów). W tej chwili nie wiemy, gdzie jest następne
takie jądro podwójnie magiczne. Wielu fizyków sądzi, że będzie to
jądro o masie atomowej rzędu 300, w którym będą 184 neutrony i
może 120 protonów" tłumaczy Nazarewicz.(PAP)