Hạt nhân bất ngờ có hình quả lê

Các thí nghiệm xác nhận rằng hạt nhân barium-144 có hình quả lê và gợi ý rằng sự bất đối xứng này rõ ràng hơn so với suy nghĩ trước đây.

Hầu hết các hạt nhân đều có hình tròn hoặc hơi dẹt, giống như một quả bóng đá. Nhưng trong một số hạt nhân nhất định, proton và neutron sắp xếp theo cấu hình hình quả lê hơn. Chỉ một số ít hạt nhân bị biến dạng này được nhìn thấy trong các thí nghiệm. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng barium-144 (144Ba) là thành viên của câu lạc bộ độc quyền này. Hơn nữa, nó có thể bị bóp méo nhiều hơn những gì các nhà lý thuyết mong đợi, một phát hiện có thể thách thức các mô hình cấu trúc hạt nhân hiện tại.

Việc kiểm tra trực tiếp nhất xem hạt nhân có hình quả lê hay không là tìm kiếm cái gọi là sự chuyển dịch bát cực giữa các trạng thái hạt nhân, chúng bị triệt tiêu trong các hạt nhân đối xứng hơn. Sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng radium-224, radium-226 và một số hạt nhân nặng khác có hình quả lê. Trong nhiều thập kỉ, các nhà lý thuyết đã dự đoán rằng 144Ba, một hạt nhân tương đối nhẹ, cũng có tính chất bất đối xứng. Nhưng cho đến nay, chưa có kĩ thuật nào cho phép điều chế và nghiên cứu đủ số lượng đồng vị barium tồn tại trong thời gian ngắn trước khi chúng phân rã.

Một nhóm các nhà khoa học đến từ Mỹ, Anh và Pháp đã sử dụng nguồn phân hạch CARIBU và máy gia tốc ATLAS của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne để chuẩn bị chùm tia 144Ba, mà họ cho va chạm với một lá chì để đẩy hạt nhân vào trạng thái kích thích. Bằng cách phân tích phổ tia gamma phát ra từ hạt nhân, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cường độ của một số chuyển dịch bát cực - và do đó làm biến dạng - lớn hơn gấp đôi giá trị được dự đoán bởi các mô hình cấu trúc hạt nhân. Phát hiện này có thể có nghĩa là những mô hình này cần phải được sửa đổi. Nhưng còn quá sớm để nói điều này vì độ bất định trong thực nghiệm về độ biến dạng đo được vẫn còn lớn.

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.