Исследователи, возможно, только что впервые обнаружили неуловимое эфемерное ядро ​​азота-9

Физики исследовали пределы ядерного существования и, возможно, обнаружили новый изотоп азота. Этот необычный изотоп, известный как азот-9, имеет необычную структуру: семь протонов и два нейтрона. Интересно, что это значительно больше, чем обычно считается стабильным ядром. Исследователи сообщают, что признаки существования азота-9 обнаружены в многолетних данных экспериментов, проводимых для поиска других необычных ядер.


Если это открытие будет подтверждено последующими исследованиями, азот-9 станет первым известным ядром, которое содержит на пять протонов больше, чем оно может удерживать стабильно. Ранее считалось, что предел составляет только четыре протона.

Чему равны пределы ядерного существования? Именно этот вопрос пытаются ученые в данном исследовании и в общем — физики.

Протоны и нейтроны, которые являются субатомными частицами, составляющими ядра атомов, связаны между собой с помощью сильного ядерного взаимодействия. Однако, если соотношение протонов и нейтронов сильно искажено, то эта сила не может удержать ядра. Если частицы слишком много, особенно протонов, которые отталкиваются друг от друга из-за своего положительного заряда, то ядро начинает разрушаться. Этот предел, который физики называют «капельной линией», определяет максимальное количество частиц, которое ядро может удерживать вместе.

Считается, что капельная линия — это конец существования ядер. Однако ядра могут существовать за пределами этой линии, хотя и очень недолго. Чтобы считаться ядром, группе протонов и нейтронов необходимо находиться вместе примерно 10^-22 секунды. Это очень короткий момент времени, настолько короткий, что в одну секунду может поместиться больше таких моментов, чем секунд в возрасте Вселенной. Хотя это определение ядра может показаться произвольным, основываясь на предыдущих исследованиях
 — физик-ядерщик Марек Плошайчак из Большого национального ускорителя в Лурде, Франция.

Ученые, изучающие ядра за пределами капельной линии, ищут новые границы ядерного существования.

Мы интересуемся, как далеко можно зайти, прежде чем эти штуки уже не будут считаться новыми ядрами
— физик-ядерщик Роберт Чарити из Вашингтонского университета в Сент-Луисе.

Обнаружение ядра за пределами капельной линии настолько далеко, как азот-9 (на пять протонов дальше), удивило даже команду Чарити. До сих пор учеными только четыре протона за пределами капельной линии.

Все атомы имеют фиксированное количество протонов, но количество нейтронов может меняться, создавая изотопы. Чарити и его коллеги искали изотоп кислорода, а именно кислород-11, путем направления пучков ядер кислорода-13 на бериллиевые мишени и измерения продуктов распада короткоживущих ядер, возникающих при столкновении.