変形した核は二重に魔法です。 科学者たちは、ジルコニウム-80の不足している質量を発見しました

の科学者 国立超伝導サイクロトロン研究所 （NSCL）とミシガン州立大学のレアアイソトープビーム施設（FRIB）は、彼らが遭遇した謎であるジルコニウム-80の欠落した塊の謎を解決しました。 NSCLで実施された実験は、 ジルコニウム-8040個の陽子と40個の中性子を含むことは、本来あるべきよりもはるかに軽いです。 FRIBの理論家は、不足している質量に何が起こるかという質問に対する答えを提供する計算を実行しました。

理論家と実験物理学者の関係は、協調ダンスのようなものだと、ネイチャーフィジクスに掲載された論文の筆頭著者であるアレックハメーカーは述べています。 実験的発見の前に先導して何かを示すのは理論家である場合もあれば、実験者が理論家が予期していなかった何かを発見する場合もある、とライアン・リングルは付け加えます。

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最新の開発は、世界中の科学者が期待できるもののほんの一部です。 すでにNSCLを提供しています。これは、希少な研究のための米国の主要な場所です。 同位体、科学者にとって大きなチャンス。 しかし、来年オープンする予定のFRIBは絶対にユニークなものになるでしょう。 世界中の科学者が、他では入手できない同位体を作ることができるようになります。 FRIBのような施設は、宇宙に関する知識を広げるだけでなく、たとえば癌治療の改善も可能にします。 リングル氏は、FRIBはこれまでアクセスできなかった研究を可能にし、この施設は今後数十年にわたって新しい発見を提供すると説明しています。

しかし、80Zrに戻りましょう。 これはNSCLで作成されたものであり、施設の機能により、科学者は前例のない精度でその質量を測定することができました。 この元素の質量は以前に測定されていましたが、それほど正確ではありませんでした。 そして、これらの正確な測定により、多くの興味深いことが明らかになりました。 なぜなら、質量を非常に正確に決定できれば、実際に失われた質量を測定しているからです。 原子核の質量はの質量の合計に等しくないので プロトン と 中性子。 失われた質量のいくつかは、コアを一緒に保持するエネルギーとして現れます、とリングルは説明します。

アインシュタインの有名な方程式E = mc ^ 2を覚えています。 それはそれ以外の何も意味しません マス と エネルギー 同等です、それらは同等です。 ただし、これは原子核に見られるような極端な条件下でのみ観察できます。 なぜなら、原子核内の陽子と中性子の間に結合エネルギーが多い場合、それらが互いにより緊密に結合している場合、より多くの質量が失われるからです。 そして、それはまさにジルコニウム-80コアの場合です。なぜなら、新しい実験では、中性子と陽子の間の力が予想よりも大きいことが示されているからです。 もしそうなら、理論家はこれが起こった理由の説明を見つけなければなりませんでした。

そこで彼らは80Zrについての既存の理論を調べました。 彼らは、とりわけ、このコアは二重の魔法のコアである可能性があると言います。
以前の実験では、 ジルコニウム80コア ボールというよりラグビーボールに似ています。 理論家によると、この形状はコアの二重の「魔法」に寄与する可能性があります。 理論家は、ジルコン30コアが変形した魔法のダブルコアであると80年以上疑っています。 実験者がこれを証明するのに少し時間がかかりました。 そして今、彼らは理論を支持する証拠を持っているので、理論家は次の一歩を踏み出すことができます、とHamakerは言います。

科学者たちは、の開始を待ち望んでいます フリブ そして、この施設を通じて、このジルコニウム-80のような珍しいコアについてもっと学びたいと思っています。