Учёные из Лаборатории ускорителей Университета Ювяскюля в Финляндии сделали прорывное открытие в области ядерной физики. Исследования показали неожиданный скачок в энергиях связи нейтронно-богатых изотопов лантана, который не укладывается в существующие модели строения атомного ядра. Это открытие не только бросает вызов современным теоретическим моделям, но и имеет важное значение для понимания происхождения тяжёлых элементов в космосе.
Энергии связи атомного ядра определяют, сколько энергии требуется для удаления нейтрона из ядра. Они играют ключевую роль в процессах образования элементов в астрофизических средах, таких как взрывы сверхновых и слияния нейтронных звёзд. Однако обнаруженный эффект оказался неожиданным: резкий скачок в энергии связи наблюдался при изменении числа нейтронов с 92 до 93. Такое поведение не предсказывается современными моделями ядерной массы.
Эксперимент проводился с использованием установки Ion Guide Isotope Separation On-Line (IGISOL) и ловушки Пеннинга JYFLTRAP, позволяющей с высокой точностью измерять массы радиоактивных изотопов. Были впервые измерены массы таких экзотических изотопов, как лантан-152 и лантан-153. Эти данные дают возможность глубже понять, как формируются тяжёлые элементы за пределами Солнечной системы.
Обнаруженная аномалия также имеет важное значение для моделирования процессов быстрого захвата нейтронов (r-процессов), ответственных за образование элементов тяжелее железа в космических событиях, например, при слияниях нейтронных звёзд. Именно такие явления были зафиксированы в ходе наблюдения за слиянием звёзд GW170817, сопровождавшимся мощной вспышкой света – килоновой.
Одним из главных открытий исследования стало то, что современные модели ядерной массы не способны объяснить полученные данные. Учёные предполагают, что скачок в энергиях связи может быть связан с внезапными изменениями ядерной структуры изотопов. Однако для окончательного ответа потребуется проведение дополнительных исследований, включая лазерную и ядерную спектроскопию.
Результаты измерений уже изменили расчёты астрофизических реакций захвата нейтронов, что привело к уточнению моделей на 35% и уменьшению неопределённостей в 80 раз в самых экстремальных случаях. Это позволяет более точно предсказывать распространённость редкоземельных элементов в космосе и уточнять модели нуклеосинтеза.
Исследователи подчёркивают, что открытие требует пересмотра существующих теоретических представлений о строении атомных ядер. Разработка новых моделей, объясняющих этот феномен, станет следующим шагом в изучении фундаментальных принципов ядерной физики и эволюции Вселенной.