梨形原子核

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梨形原子核原子源来自于《自然》杂志刊载的360百科一篇文章,文中论消难随管述了一种此前未知的梨形原子核的发现,这种不规则形状的原子核将有望颠覆传调逐费斯假统的原子物理理论,并揭开宇宙中物质多于反物质的谜团

  • 中文名称 梨形原子核
  • 记载杂志 《自然》
  • 研究员 Butler和他的同事
  • 特点 有望颠覆传统的原子物理理论

基本信息

形原子核

  Butler和他的同事在欧洲粒子物理学实验室(CERN),使用一种苗官止青食读笔析月名为REX-ISOLDE的粒子加速器将氡220和镭224的放射性离子加速来自到光速的10%,发现一些原子的原子核是梨形的而不是球形,它们被称为"梨形原子核",这种不规则形状的原子核将有望颠覆传统的原子物选修进举象唱氢音理理论,并揭开宇宙中物质多于反物质的谜团。

发现历程

  利物浦大学的一位物理学家,同时也是这项研究的作者Peter Butler说道,对于那些寻找宇宙组成物质新答案的研究人员来说,这种不稳定的原子核可能会是不错的候选者。然而大多数的原子都拥有球形的原子核,拥有梨形原子核的损烧医州缺旧非阳原子之前就被猜测存在,但是发现它们是相当困难的 。

  Butler告诉《生命科学》道:"伽360百科马射线的强度会告诉我们激发原子核量子态的可能性,而且那种可能性与原子核内部的电荷分布直接相关。"原子核中正电荷的分布表明原子核是不均衡的。通过对伽马射线的进一步分析,他们能够重建原子核形状。

梨形原子核

  田纳西大学的一位理论核物理学家Witold 活末Nazarewicz说道,这些发现能够帮助科学家光烈婷们寻找标准模型之外的物理易字扩弱学现象。特别是,这种梨形的原子核能够帮助我们更好的寻找电偶极矩,或者原子核内部正负电荷的一种非对称性分布。而且电偶极矩将为我们提供一种方式来测试标准模型的拓展理论,比如说超对称性。N府评字保azarewicz告诉《生命科学》道:"有强大的理论表明,梨形原子核内约吃北良节的电偶极矩非常大。这些系统对于未来寻找这种电偶极矩是一个非常理想的场所。"

  为了在这方面寻求突破,英国利物浦大学物理学家皮特·巴特勒(Peter Butler)和他的同事们利用设在瑞士-法国边境地区的欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE同位素分离器装置进行了研究。在实验过程中,巴特勒的小组向一小块山名它井散碳化铀物质发射出一束高能质子束。巴特勒表示:"当我们的质子束击中这一材料时产生了大量的同位素粒子。"研究组从这些产物中分离出两种粒子:镭224和氡220。研究组随后收集这些同位素粒子并再次将其发射向第二个靶标还粉掉跑笔只换,当这些粒子与靶标中原子核近距离遭遇时,它便会受激并旋转,随后发出伽马射线辐射并损失能量。

  在这一过程中,原子核的形状会影响在近距离遭遇长减立线首将时原子核受激的难易程度。伽马射线探测器的数据显示氡220的原子核会在近似圆球形和两头不对称形状之间变金名动震荡,但是镭224的原子核则的确是一非术个真正意义上的梨形,不过不是那种细长的梨,而是较为"短脖子"的梨。

相关介绍

  世界所有物质都是由分子构成,或直接由原子构成,而原子由带正电的原子核和带负电的核外电煤有九划往以衡轴艺子构成,原子核是群铁示预由带正电荷的质子和不带电荷的中子构成,原子中,质子数=电子数,间留送掌露染烈升便医因此正负抵消,原子就不显电,原子是个空心球体,原子中大部分的质量都集中在原子核上,电子几乎不占质量,通常忽略不计。

  原子核是由强核力聚合在一起类令的,这种力必须克服质子间的静电斥力而将原子核聚集在一起。然而要想使用第一性原理来计算这些粒子间的相互作用是非来自常复杂的,因此理论物理学家360百科们提出了一些有时是相互矛盾的模型来描述原子核结构,他们的依据一般是长期以来的经验,以及一些简单化的假设。这样做的结果是,大部分的原子核都会被描述成是圆形的,或是橄榄球形的,但是根据这些模型,有些原子核的一端也可能拥有一个永久性的突起,也就是说,它们是梨形的!事实上甚数族末轴全九依吗不至还可能有些原子核是香蕉形状或金字塔形状的。不过这些不同的模型在究竟哪些原子核更加容易拥有此类不规则形状的问题上并没有达成一致的结果。

形态探索

  迄今为止,已发状情现的稳定原子核265种,60种天然放射性核,人工合成有24沙值件持料代算简00种核,然而在核素图上,由中子滴落线、质子滴落线及自裂变半衰期大于1μs的限制边界内所包围的核素应有8000余种,这表明有一大半核尚未被人们认识。根据原子核研究的情况,考虑到可能的生成与鉴控频牛别方法,估计还可能被生成或鉴别600种左右的新核素,它们是世界各地有关实验室不惜耗费重金搜索的目标。

  然而,随着远离β稳装正定线,未知新核素的生成截面也越来越小,寿命越来越短,装给亲危苏轻紧使分离、生成和鉴别的难度越来越大。远离稳定线原子核研究在核物理学中占有特殊重要的地位。首先,这些核素具有一系列独特的性质,例如它们的中子、质子数之比异常,有的核结合能极大,有新的衰变方式,如高能β衰变、β延迟粒子发射、β延迟衰变、表面结团结构、形状共存以及中子滴落线附近核的反参般士参想水治套常大半径等。对这些独特现象的研究,有助于检验和发展现有的原子核理论。此外,现有的核结构模型,大部分是在β稳定线附近几百种核研究基础上建立起来的,如液滴模型、独立粒子核壳层模型、核集体模型等,它们都有待在远β规站需尼稳定线的原子核研究中得到检验轴弱逐运赵养超问民效源、深化与发展。随着新核素的生成与鉴别,以及随着对它们的衰变性质及核结构的研究,会不断地有新的现象被揭示,人们对核内部的结构以及运动规律的认识也将不断地深化。此外通过对远离β稳定线原子核的研究,还可能找到某些新的同位素和核燃料,为核能与决扩表景金伤展干然核技术的应用提供新的能源。总之核物质新形态的研究是一个十分广阔而又值得探索的新领域,这一领域中的任何新的进展都将能推动与它有关的原子物理、天体物理、核化学以及放射化学的进展

  在核物质新形态探索中,带有重要影响的有重离子成稳核物理、极端条件下原子核以及夸克-胶子等离子体的研究。

  截至目前,科学界仅仅载强务白益为搞意读发现了一种梨形的原子核,即镭226,这是早在1993年便取得的发现。这种同位素相对而言办连日克责够比较容易操作,因为它的半衰期时间较长,而其它被怀疑拥有类似形状的同位素原子核都太不稳定了,难以进行测量和操作。

发现意义

  梨形原子核的发现意义是重大的 ,找到这两种新的梨形原子核之后,物理学家们便可以从现存的不同理论模型中进行比对并从中排除那些已经可以被证伪的模型了。比如所谓的"群模型",该模型认为梨形原子核的本质实际上就类似于氦核附着于原本呈球形的其它原子核上,并预言镭较轻的同位素相比其较重的同位素会显示出更加明显的"梨形"特征。然而梨形原子核的实验观测已经证明镭224的梨形特征程度要比镭226更小,这与"群模型"给出的预言相反,这就让这一模型的正确性受到了质疑。另一个名为"平均场模型"的理论,其与实际观测结果更加接近,尽管仍然并不完美。在当下这一阶段还无法非常明确的断言某一理论的正确或谬误,因为设备还不允许进行非常明确的实验检验,但是巴特勒和他的科研组正翘首以盼,等待预计于2015年建成的欧洲核子中心新型的"HIE-ISOLDE"设备投入使用后尽快着手进行这样的验证性实验观测。这台新型设备拥有更高的能级和强度。

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