2月20日,一项由萨里大学核物理小组领导的国际研究合作在核物理学领域取得了突破性进展。这项研究推翻了长期以来人们认为的铅-208(²??Pb)原子核是完美球形的信念,对原子核结构的基本假设提出了挑战,并对我们理解宇宙中最重元素的形成方式产生了深远影响。
铅-208作为一种“双魔核”,以其极高的稳定性而闻名,被视为核物理学研究中的重要对象。然而,发表在《物理评论快报》上的一项新研究却揭示了其形状的秘密。研究人员利用先进的实验设备,对铅-208原子核的形状进行了精确测量,发现它并非人们想象中的完美球形,而是轻微拉长,呈现出类似长球体的形态。
萨里大学数学与物理学院的首席研究员杰克·亨德森博士表示:“我们使用了世界上最灵敏的实验设备,并结合了四次独立测量,才成功进行了这项具有挑战性的研究。结果让我们感到惊讶,铅-208原子核并非完美球形,这一发现直接挑战了我们现有的核理论。这为我们未来的研究开辟了一条令人兴奋的新途径。”
为了验证这一发现,科学家们利用了美国伊利诺伊州阿贡国家实验室的GRETINA伽马射线光谱仪。他们使用高速强力轰束击打铅原子,这些轰束的速度接近光速的10%,实际上每秒可以绕地球一圈。轰击过程中产生的独特伽马波形记录了铅-208原子核激发量子态的特性,进而被用来确定其形状。
这一发现也促使萨里核理论小组的理论物理学家重新审视现有的原子核模型。首席理论家保罗·史蒂文森教授指出:“这些高度敏锐的实验为我们自以为非常了解的事物提供了新的启示,同时也提出了新的挑战。我们正在进一步完善我们的理论,以了解铅-208原子核在实验过程中的振动是否像以前想象的那样有规律。”
该研究汇集了来自欧洲和北美领先核物理研究中心的专家团队,对核物理的基本原理提出了挑战,并为核稳定性、天体物理学和量子力学的研究开辟了新的途径。