Радиоактивный распад — это естественный процесс, при котором нестабильные атомные ядра теряют избыток энергии, испуская разного рода излучение. Изучение редких форм распада, таких как протонное излучение, важно для понимания структуры ядер, расположенных за пределами зоны стабильности. Недавно учёные впервые зафиксировали редкий случай одновременного выброса трёх протонов из ядра изотопа алюминия-20. Информацию опубликовало издание rutab.net.
В работе исследователи из Института современной физики Китайской академии наук и их зарубежные партнёры описали нестабильный изотоп алюминия-20, который распадается через трёхпротонное испускание.
Этот изотоп стал самым лёгким из известных изотопов алюминия и содержит на семь нейтронов меньше устойчивого варианта, находясь за пределами протонной капельной линии — границы стабильных ядер с избытком протонов.
Команда применяла метод in-flight decay, используя фрагментный сепаратор Центра тяжёлых ионов GSI в Дармштадте. Исследователи изучали угловые корреляции между частицами распада, что позволило подтвердить существование алюминия-20 и выяснить механизм его распада. Выяснилось, что основное состояние этого изотопа испускает сразу один протон, превращаясь в магний-19, который затем одновременно выбрасывает два протона. Этот случай стал первым задокументированным примером трёхпротонного эмиттера, где промежуточное ядро также обладает двухпротонной радиоактивностью.
Учёные обнаружили, что энергия распада алюминия-20 значительно меньше прогнозов, основанных на изоспиновой симметрии, что может свидетельствовать о нарушении симметрии с зеркальным ядром неоном-20. По словам доцента Сюй Сяодуна, это открытие углубляет понимание механизмов распада ядер за пределами зоны стабильности и поведения ядер с дефицитом нейтронов.
На сегодняшний день известно более 3300 нуклидов, но стабильно существуют лишь около 300. Помимо классических видов радиоактивности — альфа-, бета-распада и гамма-излучения — последние десятилетия выявили экзотические формы распада, включая однопротонное излучение, известное с 1970-х годов, двухпротонное — с XXI века, и ещё более редкие, связанные с выбросом трёх и более протонов. Открытие трёхпротонного распада у алюминия-20 знаменует собой важный шаг в изучении таких сложных ядерных процессов.
Получены данные о разрушении углеродных теплозащитных материалов. Эксперимент показал, что при воздействии сильной ударной волны основной механизм разрушения графита — механическое откалывание микрочастиц, а не испарение или плавление.