Ученые из Объединенного института ядерных исследований вместе с коллегами из Орсе (Франция) разработали уникальный детектор нейтронов и с его помощью определили вероятность радиоактивного (нейтронного) распада атомных ядер легких химических элементов.

Полученные знания используются в астрофизике при решении проблемы нуклеосинтеза - процесса образования ядер химических элементов - во Вселенной и могут в будущем применяться в ядерной энергетике. Работа проходила в рамках проекта, поддерживаемого Российским научным фондом, а ее результаты были опубликованы в журнале Physical Review C.

Нейтронный распад - это вынужденное изменение состава или внутреннего строения нестабильных ядер атомов. Распад происходит путем испускания нейтронов - частиц, которые не имеют заряда. Ученые с высокой точностью определили вероятность распада нейтроноизбыточных ядер - ядер, в которых нейтронов больше, чем протонов (это и определяет их нестабильность). Ученые исследовали ядра легких элементов, число нейтронов в которых превышает 50.

Как оказалось, ядро может с определенной вероятностью принимать различные формы, причем в некоторых случаях деформированное ядро может оказаться стабильнее недеформированного (сферического). Авторы сделали вывод, что у ядер на уровне протонов и нейтронов есть необычные свойства. Так, ученые обнаружили новые виды деформации ядер, узнали, что два и более вида деформаций могут сосуществовать в одном и том же ядре.

В атомных ядрах, как и в атомах, есть оболочки. Ядра, имеющие полностью заполненные оболочки, связаны более сильно - они наиболее стабильны. Количества нейтронов или протонов, соответствующие заполненным оболочкам, называются магическими числами. Это числа 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Но последние исследования говорят о том, что есть другие значения, при которых стабильность ядра увеличивается. Ученые утверждают, что в ядрах появляются новые магические числа, которые влияют на вероятность распада этих ядер.

Физикам удалось добиться такого результата с помощью созданного в Дубне уникального нейтронного детектора - прибора для регистрации нейтронов с высокой эффективностью. Из-за отсутствия электрического заряда нейтроны не оставляют после себя никаких следов - заряженных частиц с высокой энергией, которые являются "сигналом" для большинства приборов. Поэтому нейтронный детектор содержит модератор и счетчик. Модератор состоит из полиэтилена, в котором нейтроны замедляются. Потом медленные нейтроны взаимодействуют с рабочим веществом счетчика (газ 3 Не), и в результате этого рождаются заряженные частицы, которые и регистрируются детектором. В своей работе авторы использовали нейтронный детектор полной геометрии (ТЕТРА) на пучке радиоактивных ядер ускорительного комплекса АЛТО в Орсе, Франция. По словам ученых, это крайне эффективная установка, позволяющая изучать распад нейтроноизбыточных ядер легких элементов.

"Этот результат важен для других близких областей науки. Так, полученные данные позволяют определить вероятность образования легких элементов, количество протонов в атомных ядрах которых варьируется от 10 до 70. Эта характеристика распада имеет большое значение при расчетах процесса нуклеосинтеза в астрофизике. Созданный нейтронный детектор может быть использован для исследований нейтронного распада в различных ядерных процессах, в том числе при делении тяжелых ядер, используемых в ядерной энергетике", - рассказал один из авторов работы Юрий Пенионжкевич, руководитель проекта РНФ, профессор, руководитель научного сектора Объединенного института ядерных исследований.

Источники

Уникальный детектор определил вероятность нейтронного распада с высокой точностью
Nanonewsnet.ru, 18/08/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов
Российский научный фонд (рнф.рф), 17/08/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны сбегают из атомов - новости на сегодня 17.08.2017
News2world.net, 17/08/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов
Profi-news.ru, 17/08/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов
РИА Новости, 17/08/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов
Пульс Планеты 24/7 (puls-planety247.ru), 17/08/2017
Уникальный детектор определил вероятность нейтронного распада с высокой точностью
Индикатор (indicator.ru), 17/08/2017
Уникальный детектор определил вероятность нейтронного распада с высокой точностью
Новости@Rambler.ru, 20/08/2017
Физики из ОИЯИ РАН и их французские коллеги выяснили, как часто происходят распады ядер легких элементов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/09/2017
Физики из России узнали, как часто нейтроны "сбегают" из атомов
Nanonewsnet.ru, 04/09/2017

Похожие новости

  • 14/05/2018

    Ученые знают, как заставить проводник из графена лучше работать

    ​Графен – очень хороший проводник и перспективный материал, обладающий необычными свойствами. Сегодня ученые могут изготавливать уникально чистые образцы графена, которые содержат всего несколько примесей, мешающих его работе.
    309
  • 04/10/2018

    Физики впервые получили спиновый ток при помощи лазера

    Исследователи из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН в сотрудничестве с зарубежными коллегами впервые показали, что с помощью сверхкоротких лазерных импульсов можно генерировать гигагерцовый спиновый ток.
    390
  • 14/12/2018

    Российские физики раскрыли новый механизм образования железо-углеродных наночастиц

    ​Российские физики установили, как под действием высокой температуры и большого давления формируются покрытые углеродной оболочкой наночастицы из соединений железа с углеродом — карбидов. Эти данные помогут разработать методы синтеза нанокомпозитов с заданными свойствами для медицины, электроники и других областей.
    183
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    224
  • 01/12/2018

    Исследована структура важного для суперкомпьютеров мультиферроика

    Физики изучили эволюцию сложной структуры марганец-кобальт-содержащего мультиферроика — вещества, проявляющего магнитные и электрические свойства одновременно. Такие материалы перспективны для разработки устройств электроники нового поколения, например суперкомпьютеров.
    403
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    138
  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    311
  • 15/05/2018

    Новый российский гибридный реактор соберут в Курчатовском институте к концу года

    ​Гибридный реактор, который может в перспективе заменить АЭС, ученые научно-исследовательского центра Курчатовский институт соберут к концу 2018 года, физический пуск установки запланирован на 2020 год.
    402
  • 28/03/2018

    ​Наука сближает народы: научная конференция в Объединенном Институте Ядерных Исследований

    ​Наука сближает народы – таков девиз Объединенного Института Ядерных Исследований – всемирно известного научного центра в Дубне, который в этом году отмечает 62 года со дня основания и 25 лет со дня вступления Института в «новую эру» своей истории, когда был завершен процесс объединения ОИЯИ и представителей независимых государств.
    544
  • 10/09/2018

    Ученые реконструировали 3D-модель еды по двумерному изображению ее структуры

    ​Ученые показали, что на основе двумерного изображения продуктов питания можно создать трехмерную модель их внутреннего строения. Опираясь на нее, можно предсказать физические свойства пищевого продукта и смоделировать процессы, происходящие внутри него.
    274