Egy kutatócsoport képes pontosan megmérni a mag külsõ héját, amely fõleg neutronokból áll. Az eredmény azt mutatja, hogy a neutronbőr csak 0,15 fm vastag, fele annak, amit korábban hittek.
Tudományos kultúra jegyzetfüzet Megjelent 2014.06.24. 22:09 Frissítve
Amikor nagyon apró dolgokról beszélünk, amelyeket nem láthatunk, hajlamosak vagyunk valamilyen módon elképzelni őket. Így például az atom és szerkezetének minden ábrázolása (elektronok, protonok és neutronok) általában gömbök felhasználásával történik. De az is igaz, hogy bár ez a geometria megmaradt a részecskék számára, nem a mag egészére vonatkozik, amelyet általában protonokat és neutronokat képviselő gömbök kompakt csoportjaként mutatnak be. Ezáltal a magmodell külseje szabálytalan és határozott.. A MAMI-n dolgozó Crystal Ball és A2 együttműködések kutatócsoportja által végzett vizsgálat azonban arra a következtetésre jutott, hogy a mag "bőre" nagyon puha, és egyáltalán nincs meghatározva, glória. Az eredményeket a Physical Review Letters c.
A nehéz magok külső rétege általában neutronokból áll. A fizikusok megmérték ezt a "neutronbőrnek" nevezett réteget, masszív részecskék szétszórásával, a nukleáris célpontok bombázása után. Ezúttal fotonokat használtak először a 208 ólommag neutronhéjának vastagságának és "érdességének" meghatározására.
A neutronbőr azért jelenik meg, mert a neutronok eloszlása sugárirányban nagyobb, mint a protonoké. Ezeknek az eloszlásoknak a különbségét meghatározó érdeklődés az, hogy ez lehetővé tenné számunkra a bonyolult erős kölcsönhatások megértését, amelyek összetartják a magot., valamint sokkal egzotikusabb szerkezetek, mint például a neutroncsillagok.
A protoneloszlást precízen mértük elektronszórás segítségével, de a neutroneloszlás sokkal nehezebben megfigyelhető, többek között az elektromos töltés hiánya miatt. Az eddig elvégzett kísérletek 0,33 fm nagyságrendű értéket (fentométerek, mindegyik nanométer egymilliomod része) találtak, amelyek protonokkal, pi mezonokkal (pionok) és más masszív részecskékkel, például 1 GeV-nél nagyobb elektronokkal (giga elektron-volt) bombázták a magokat ).
A fotonoknak az az előnye, hogy más típusú bombázásokkal mélyebbre hatolhatnak, és több információt adhatnak a belső szerkezetről. Crystal Ball együttműködések és a mainzi mikrotron A2-je (MAMI), Németország, kilőtt egy fotonsugarat több száz mega elektronvolt energiával egy ólom-208 magot tartalmazó célpontig. A detektorok összegyűjtötték ezeknek az ütközéseknek az eredményeit, és ebből az adatkészletből a kutatók kivonták azokat, amelyek megfelelnek a pi mezon létrehozásának a foton-nukleon ütközés után (a nukleon a mag, proton vagy neutron egyik részecskéje). Ezen pi mezonok emissziós szögeinek elemzése arra a következtetésre vezetett, hogy a neutronbőr csak 0,15 fm vastag., fele annak, amit eddig hittek, de ez jól illeszkedik néhány elméleti becsléshez.
Egy másik szembetűnő tény, hogy a neutronok sűrűsége sugárirányban lassabban csökken, mint a protonoké. Ez már lehetővé teszi a nukleáris szerkezet egyes modelljeinek kizárását.
Hivatkozás: C. M. Tarbert et al. (Crystal Ball at MAMI and A2 Collaboration) (2014) Pb208 neutronbőre a koherens Pion Photoproduction Phys. Rev. Lett. 112, 242502
* Ez a cikk a „Proxima” része, az UPV tudományos kultúrájának elnöke és a Next együttműködésével heti együttműködésben. Ha többet szeretne megtudni, mindenképpen keresse fel a Tudományos Kultúra Jegyzetfüzetét.