Загадка атомных ядер разгадана. Скрытый магнетизм объяснил аномальные гамма-лучи

Это явление, известное как усиление низкоэнергетического излучения, наблюдалось не во всех изотопах, и ученые не могли точно предсказать, где именно оно проявится в следующий раз.

Масштабное исследование под руководством специалистов Центра исследования редких изотопов (FRIB) в сотрудничестве с учеными Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL), наконец, дало исчерпывающий ответ. Результаты работы, обнародованные в научном журнале Nature, убедительно доказывают, что за этот эффект отвечают особые магнитные переходы непосредственно внутри атомного ядра.

Чтобы выяснить природу аномалии, исследователи измерили характеристики гамма-лучей, образующихся при распаде радиоактивного изотопа меди с последующим превращением в цинк. Высокоточное оборудование FRIB позволило разделить два разных состояния распада и изучить их отдельно.

Во время первого состояния распад сопровождался электрическим переходом, когда протоны внутри ядра только изменяли свое пространственное положение. Во втором случае происходил магнитный переход — нейтроны и протоны фактически переориентировали свои внутренние магнитные моменты. Именно этот процесс вызвал резкий рост гамма-излучения в низкоэнергетическом диапазоне.

Это открытие имеет существенное значение для многих областей науки и технологий. Полученные данные позволят улучшить фундаментальные ядерные модели, что необходимо для более точного моделирования реакций в недрах звезд, взрывах сверхновых и слиянии нейтронных звезд, где рождаются тяжелые химические элементы. Кроме того, новые знания будут способствовать развитию гражданской ядерной энергетики, усовершенствованию систем национальной безопасности, ядерной криминалистике и оценке характеристик специальных материалов.