Учените от Инсталацията за редки изотопи (FRIB), съвместно с изследователи от Националната лаборатория „Ливърмор“ (LLNL) вероятно са разгадали една дългогодишна загадка на ядрената физика: защо някои атомни ядра излъчват повече нискоенергийни гама-лъчи, отколкото предсказва теорията. Резултатите от изследването им са публикувани в авторитетното списание Nature.

Гама-лъчите са форма на електромагнитно излъчване, която се отделя, когато възбудено атомно ядро губи енергия и преминава в по-стабилно състояние при радиоактивен разпад.

Ефектът, известен като „нискоенергийно усилване“ десетилетия наред поставяше учените в задънена улица, тъй като не се проявява във всички ядра и появата му беше трудна за предсказване. В хода на експеримента изследователите измериха гама-лъчите, излъчвани при разпадането на радиоактивния изотоп на медта в цинк. Благодарение на уникалните възможности на FRIB екипът успя да разграничи две различни състояния на разпада: електрически преход, при който протоните в ядрото се преместват, и магнитен преход, при който неутроните и протоните „обръщат“ своите вътрешни магнити.

„Нискоенергийното усилване не беше предсказано от теорията, затова първото му наблюдение се превърна в шок за научната общност. Трудно е да се предскаже в кои ядра ще се прояви.“

отбеляза Елеанор Роннинг, водещ автор на изследването

Ключовият резултат: само магнитният преход предизвикваше „нискоенергийно усилване“ на гама-лъчите, което доказва неговата магнитна природа. Това откритие предоставя съгласувано обяснение, което свързва експерименталните наблюдения с теорията. Въпреки че изследването беше фокусирано върху едно ядро, получените данни могат да подобрят ядрените модели за широк кръг от елементи и реакции. Това е от значение за астрофизиката (моделиране на реакции в звезди, свръхнови и сливания на неутронни звезди), ядрената енергетика, националната сигурност и ядрената криминалистика.

„Можем да подобрим познанията си за характеристиките на нашите запаси и интерпретацията на резултатите от минали изпитания, като използваме усъвършенствана теория. Освен това можем да усъвършенстваме ядрената криминалистика – способността ни да определяме дали е настъпило ядрено събитие и да установяваме най-вероятния му източник.“

заяви съавторът на изследването, ученият от LLNL Дарън Блюел