Атомные ядра грушевидной формы

L.P. Gaffney (Ливерпульский университет, Великобритания) и др. впервые надёжно установили, что ядра радона и радия под влиянием возмущений могут принимать грушевидную форму, соответствующую октупольному распределению нуклонов внутри ядра. Несферичные ядра исследовались во множестве экспериментов, но они чаще всего представляли собой вытянутый или сплющенный эллипсоид вращения, т. е. имели квадрупольное распределение, а относительно грушевидных ядер ранее были получены лишь слабые неоднозначные указания. В новом эксперименте ядра ²²⁰Rn и ²²⁴Ra рождались при столкновении пучка протонов с мишенью из карбида урана на установке REX-ISOLDE в ЦЕРНе. После дополнительного ускорения эти ядра пролетали сквозь слои никеля, кадмия или олова. Во время кулоновских взаимодействиях с ядрами слоёв некоторая часть ядер ²²⁰Rn и ²²⁴Ra переходила в возбуждённые состояния. При обратных переходах испускались гамма-фотоны, причем у грушевидных ядер имелись дополнительные переходы между вращательными уровнями с различной чётностью.

По характерному спектру гамма-излучения и было установлено, что возбуждённые ядра имели октупольное распределение нуклонов. Октупольная деформация возникала либо статически на длительное время (в случае ²²⁴Ra), либо колеблющиеся ядра периодически становились грушевидными (²²⁰Rn). Исследование грушевидных ядер важно не только для проверки теоретических моделей атомного ядра, но и для поиска эффектов вне Стандартной модели элементарных частиц, поскольку электрический дипольный момент ядер в случае октупольного распределения мог бы быть усилен на два-три порядка. Электрический дипольный момент ядер пока не зарегистрирован, но из факта его отсутствия на достигнутом уровне точности уже получены ограничения на расширения Стандартной модели. Источник: Nature 497 199 (2013)