Физики из Брукхейвенской национальной лаборатории (США) с помощью ускорителя частиц RHIC продемонстрировали новый способ использования столкновений высокоэнергетических частиц. Ученые утверждают, что новый метод позволяет определять общую форму ядра атома: оно вытянутое, как мяч для американского футбола или сплющенное, как мандарин. Также этот метод позволяет выявить тонкие различия между тремя основными осями ядра, которые характеризуют форму между "мячом" и "мандарином".

Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Interesting Engineering.

Физики утверждают, что новый метод дополняет другие методы определения структуры ядра атома с помощью столкновения низкоэнергетических частиц. Этот метод улучшает понимание ядер атомов, составляющих почти всю видимую материю.

По словам ученых, расшифровка форм атомных ядер имеет отношение к широкому кругу вопросов физики, включая то, какие атомы с наибольшей вероятностью расщепляются при ядерном делении, как образуются тяжелые химические элементы при столкновениях нейтронных звезд и какие ядра атомов могут указать путь к открытию экзотических распадов частиц. Новое понимание форм ядра атома поможет физикам лучше понять начальных условия, которые существовали сразу после создания Вселенной.

Поскольку 99,9% видимой материи, из которой состоят люди, все звезды и планеты, созданы из ядер атомов, понимание этих ядерных строительных блоков лежит в основе понимания всей Вселенной, говорят физики.

По словам ученых, новый метод можно использовать для определения других форм атомных ядер, особенно тех, где столкновение низкоэнергетических частиц не показало полной картины. Например, данный метод можно применить к изучению так называемых изобарных ядер. Это ядра с одинаковым общим числом протонов и нейтронов, но с разными пропорциями каждого типа частиц, говорят физики.

Такие пары возникают, когда два нейтрона в "родительском" ядре с большим числом нейтронов превращаются в протоны c помощью слабого взаимодействия, чтобы создать "дочернее" ядро с меньшим числом нейтронов. Этот процесс называется двойной бета-распад, говорят ученые.

Понимание различий в форме родительских и дочерних ядер может помочь уменьшить неопределенности моделей в экспериментах по поиску невидимого типа распада, известного как безнейтринный двойной бета-распад, говорят авторы исследования.