| |||
| ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ Научные открытия в области электромагнитных, сильных (ядерных) и слабых взаимодействий элементарных частиц. Научное открытие "Явление образования и распада сверхтяжелого гелия – гелия-8". Формула открытия: "Установлено ранее неизвестное явление образования и бета-распада нуклоностабильного ядра с наибольшим известным отношением числа нейтронов к числу протонов N/Z=3 на примере сверхтяжелого гелия - Не8". Авторы: Ю. А. Батусов, С. А. Бунятов, В. М. Сидоров, В. И. Гольданский, Я. Б. Зельдович, О. В. Ложкин, А. А. Римский-Корсаков, В. А. Ярба. Номер и дата приоритета: № 119 по двум датам – 22 октября 1959 г. (теоретическое обоснование существования гелия-8), 30 октября 1965 г. (экспериментальное доказательство существования нуклоностабильного ядра гелия-8). Описание открытия. Кандидаты физико-математических наук Ю. А. Батусов, С. А. Бунятов, В. М. Сидоров (лаборатория ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований), член-корреспондент АН СССР В. И. Гольданский (Институт химической физики), академик Я. Б. Зельдович (Институт прикладной математики), кандидаты физико-математических наук О. В. Ложкин и А. А. Римский-Корсаков (Радиевый институт имени В. Г. Хлопина) и кандидат физико-математических наук В. А. Ярба (Институт физики высоких энергий) открыли явление образования и распада сверхтяжелого гелия – гелия-8. Установлено, что наибольшей устойчивостью обладают ядра, содержащие равное число протонов и нейтронов. Среди легких элементов это относится, в частности, к самому распространенному из изотопов гелия – гелию-4, состоящему из двух протонов и нейтронов, а также к кислороду О-16, состоящему из возьми протонов и восьми нейтронов, и др. В 1959-1960 гг. Я. Б. Зельдович и В. И. Гольданский теоретически предсказали существование сверхтяжелого гелия с атомным весом 8, с ядром, в состав которого входят два протона и шесть нейтронов. Такое ядро должно было быть "рекордным" среди всех ядер периодической системы Д. И. Менделеева – в нем каждый протон должен удерживать по три нейтрона. Экспериментальное доказательство существования такого ядра стало важной проблемой для многих научных центров. В 1961 году в Радиевом институте О. В. Ложкин и А. А. Римский-Корсаков наблюдали в ядерной эмульсии, облученной протонами, два необычных следа ядерных частиц. Следы имели Т-образную форму и были подобны тем, какие оставляют в фотоэмульсии ядра лития-8, однако с заметно меньшей плотностью проявленных зерен. В течение 1961-1965 гг. сообщения об успешном получении гелия-8 оказывались либо недостаточно надежными, либо просто ошибочными. Необходимы были прямые поиски гелия-8 с помощью трековых детекторов. В октябре 1965 г. Ю. А. Батусов, С. А. Бунятов, В. М. Сидоров и В. А. Ярба в лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований в Дубне зарегистрировали случай образования гелия-8 при захвате пи-мезона углеродом. В ядерной фотоэмульсии были зафиксированы следы гелия-8 и всех заряженных частиц от его распада, а также следы частиц, возникающих при образовании ядра. Энергия, вносимая мезоном в ядро при захвате, была точно известна. Это масса покоя пи-мезона. Поэтому оказалось возможным провести кинематический анализ наблюдаемой реакции - проверкой энергоимпульсного баланса идентифицировать гелий-8 в самом акте образования и измерить его массу. Благодаря наблюдению в одном эксперименте одновременно акта рождения и акта распада впервые удалось доказать факт существования нуклоностабильного ядра гелия-8, состоящего из двух протонов и шести нейтронов. В дальнейших исследованиях в Дубне зарегистрированы и другие случаи образования гелия-8 в ядерных реакциях. Обнаружение бета-радиоактивного ядра гелия-8 имеет большое значение прежде всего для определения границы устойчивости нейтроноизбыточных атомных ядер и исследований свойств ядер на границе устойчивости. В природе существует закономерность, согласно которой в стабильных легких ядрах число нейтронов примерно равно числу протонов. Отклонение от этой закономерности приводит к нестабильности атомных ядер. В ядре гелия-8 отношение нейтронов к протонам равно 3. В связи с этим возникает вопрос, не могут ли существовать другие ядра с таким же отношением или ядра, в которых вообще нет протонов, - так называемые нейтронные ядра. На основе существования нуклоностабильного гелия-8 в астрофизике выдвинуты гипотезы об источниках солнечной энергии и о природе солнечных антинейтрино. По современным представлениям, в звездах и на Солнце происходит непрерывное превращение водорода в связанные нейтроны. В среде может существовать большое количество гелия-8. В результате бета-распада гелий-8 превращается в две альфа-частицы, при этом выделяется энергия, во много раз большая, чем при бета-распаде нейтрона. Поэтому гелий-8 может играть большую роль во всякого рода взрывных астрофизических явлениях. Значительная часть энергии распада гелия-8 уносится в виде энергии антинейтрино. В настоящее время некоторые методы расчетов энергии связи нуклонов в легких ядрах предсказывают возможность существования еще более перегруженных нейтронами изотопов гелия, в частности гелия-10 и гелия-22. С точки зрения оболочной модели ядра такие ядра не могут быть устойчивыми. Эта модель предполагает, что для нейтронов выгодно состояние, когда они связаны попарно. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МАТЕМАТИКА |