Японские физики экспериментально доказали, что у радиоактивного изотопа ²²С два нейтрона отдаляются от ядра, формируя гало.

Борромейские кольца и схематическое представление ядра 22С (иллюстрация Алана Стоунбрейкера).

Первые наблюдения гало-ядра, радиус которого значительно превышает расчетный, были выполнены более двадцати лет назад в американской Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли на ускорителе Bevalac. Направляя пучок атомов ²⁰Ne на мишень, ученые разделяли продукты реакции с помощью магнитов и получали некоторое количество атомов короткоживущего (период полураспада — 8,6 мс) изотопа ¹¹Li. Эти ядра затем подавались на бериллиевые, углеродные и алюминиевые мишени, а исследователи замеряли сечения проходивших там реакций.

Радиус ядра в фемтометрах можно определить по формуле 1,2•А^1/3, где А — массовое число. В случае ¹¹Li получаем 2,7 фм, тогда как в эксперименте было определено значение (3,53 ± 0,10) фм. Исследователи заключили, что ядро ¹¹Li представляет собой сложную систему с центральным элементом ⁹Li и двумя «оторванными» нейтронами, причем для сохранения ее целостности в ней должны присутствовать все эти частицы. Такие системы стали называть борромейскими, отмечая тем самым сходство с символом на гербе итальянского семейства Борромео — тремя переплетенными кольцами: если одно из колец разрезать, два других потеряют связь друг с другом.

Авторы обсуждаемой работы выбрали ядро ²²С, которое содержит в два раза больше нейтронов и протонов. Эксперимент проводился с использованием пучка атомов ⁴⁰Ar и танталовой мишени; получаемые пучки ¹⁹С, ²⁰С и ²²С направлялись на мишень из жидкого водорода. Стоит отметить, что в пучке ²²С регистрировалось всего 10 частиц в час.

После измерения сечений реакций выяснилось, что радиус ядра ²²С должен составлять (5,4 ± 0,9) фм при расчетном значении в 3,4 фм. На этом основании авторы сделали вывод о наличии гало из двух нейтронов.

²²С становится, таким образом, самым тяжелым из известных борромейских ядер.

Отчет ученых опубликован в журнале Physical Review Letters;

Подготовлено по материалам Американского физического общества.