Fizycy poszukują wskazówek nt. powstawania pierwiastków na wyspach inwersji Międzynarodowy zespół naukowców rzucił nowe światło na sposób powstawania cięższych pierwiastków w czasie supernowych. Zespół, częściowo dofinansowany ze środków unijnych, sformułował wnioski po zbadaniu tak zwanych wysp inwersji, na których jądra atomowe przybierają nieoczeki... Międzynarodowy zespół naukowców rzucił nowe światło na sposób powstawania cięższych pierwiastków w czasie supernowych. Zespół, częściowo dofinansowany ze środków unijnych, sformułował wnioski po zbadaniu tak zwanych wysp inwersji, na których jądra atomowe przybierają nieoczekiwane kształty. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters. Źródłem unijnego wsparcia prac był projekt EURONS (Europejska inicjatywa zintegrowanej infrastruktury na rzecz struktury jądrowej), który otrzymał 14 mln EUR z budżetu "Infrastruktury badawcze" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Na swoim początku wszechświat zawierał wyłącznie bardzo lekkie pierwiastki - wodór i hel. Inne stosunkowo lekkie pierwiastki, takie jak węgiel i tlen powstały wewnątrz pierwszych gwiazd w wyniku fuzji jąder atomowych. Natomiast cięższe pierwiastki, takie jak żelazo (w tym złoto, srebro i uran) zawdzięczają swoje istnienie supernowym. Wybuchające gwiazdy wytwarzają cały wachlarz ciężkich jąder atomowych. Zazwyczaj rozkładają się one na stabilniejsze pierwiastki po przejściu serii krótkotrwałych stanów pośrednich. Jądra atomowe składają się z różnej liczby protonów i neutronów. Fizycy jądrowi opracowali model, aby przewidywać, które kombinacje neutronów i protonów powinny być najbardziej stabilne. Szczególnie interesujące dla fizyków są tak zwane "magiczne liczby". Jeżeli zbiór protonów i neutronów jądra odpowiada "magicznej liczbie", to jego struktura będzie stabilna a kształt niemal idealnie sferyczny. Jednakże czasami jądra, które powinny być "magiczne" nie odpowiadają oczekiwaniom fizyków i tworzą tak zwane "wyspy inwersji". Jednym z takich przykładów jest ponoć magiczne jądro izotopu magnezu-32, które zawiera 12 protonów i 20 neutronów. Zgodnie z teorią jądro magnezu-32 powinno mieć idealnie sferyczny kształt. A w rzeczywistości, w najniższym stanie energetycznym, kształt jądra bardziej przypomina piłkę do rugby lub futbolu amerykańskiego niż kulę. Aby zbadać tę wyspę inwersji naukowcy stworzyli magnez-32 wystrzeliwując magnez-30 na radioaktywny izotop (wersję) wodoru zwany trytem. W toku procesu dwa neutrony zostały przeniesione z jądra trytu do jądra magnezu, tworząc magnez-32. Doświadczenia przeprowadzono w CERN, Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek Elementarnych w Szwajcarii. Według teorii magnez-32 powinien zmienić kształt zdeformowany na sferyczny jedynie po osiągnięciu wyższych stanów energetycznych. W ramach badań naukowcom po raz pierwszy udało się potwierdzić istnienie sferycznej wersji jądra magnezu-32. Tak naprawdę odkryli, że przybiera ono sferyczny kształt na znacznie niższym poziomie niż przewidywano. Naukowcy zauważyli, że to poddaje w wątpliwość dokładność modeli przewidujących zmiany w strukturze atomowej. Niezbędne będzie przeprowadzenie dalszych doświadczeń zanim naukowcy będą mogli podać pełny opis procesów zachodzących na wyspach inwersji. "Nie posiadaliśmy się z radości, kiedy w końcu udało nam się potwierdzić istnienie sferycznego jądra magnezu-32" - mówi profesor Reiner Krücken, kierownik katedry Hadronów i Fizyki Jądrowej Technische Universität München w Niemczech. "Niemniej te dane stawiają przed nami, fizykami, nowe wyzwania. Aby być w stanie przewidzieć dokładny przebieg syntezy pierwiastka podczas wybuchu gwiazdy, musimy lepiej poznać mechanizm, który wywołuje zmiany w strukturze powłoki." W badaniach udział wzięli również naukowcy z Belgii, Danii, Francji, Hiszpanii, Niemiec, USA i Wlk. Brytanii.Więcej informacji: Technische Universität München: http://www.tumuenchen.de/ Physical Review Letters: http://prl.aps.org/ Kraje Belgia, Szwajcaria, Niemcy, Dania, Hiszpania, Francja, Włochy, Zjednoczone Królestwo, Stany Zjednoczone
