作者:P. A. Butler 来源:《自然》 发布时间:2013-5-20 13:55:32
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科学家观察到不对称梨形原子核

 
据《科学现场》在线版及物理学家组织网近日报道,一个由美国密歇根大学、英国利物浦大学等组成的国际团队,首次观察到部分原子核能呈现出不对称的梨形。新发现可能导致科学家找到标准模型之外的物理学现象,并有助于解答宇宙中物质和反物质的不对称性问题。该研究成果发表在5月9日的《自然》杂志上。
 
原子核的形状,应由它所含核子数量及它们之间的相互作用来决定。在目前已知几千种稳定的和放射性的原子核中,绝大部分是球形的或椭圆形的。罕见的梨形原子核之前已能理论上预测其存在,但在实验中观察到这种形状十分不易。
 
此次科学家们利用欧洲核子研究中心的上线同位素质量分离器(ISOLDE)设备,产生了氡-220和镭-224的短光束。原子束被加速到光速10%,以非常近的距离从镉、镍和锡原子核周围经过,冲击使镭和氡发生转动或振动,当它们静下来后,便发出了伽马射线。
 
这种射线的强度向科学家展示了激发原子核量子态的可能性,其与原子核内电荷分布状态是直接相关的,而原子核的正电荷分布显示其形状是不规则的。科学家通过测量放射性元素氡和镭原子核的轴以及自旋的排列证实,这些原子芯的形状呈梨形,而不是更典型的球形或椭圆形。
 
参与研究的科学家表示,梨形原子核的特殊意味着组成原子核的中子和质子在一个轴内稍微不同的地方,新的相互作用影响了科学界正研究的物质与反物质不对称性课题。人们已知当前宇宙中物质与反物质是不平衡的,但形成这样局面的原因却是一个巨大难题,其也没有被标准模型这个介绍大自然规律和物质性质的总体理论所预言。
 
研究的带头人、英国利物浦大学物理学教授彼得·巴特勒称:“我们否定了一些原有的理论,但将有助于完善它们。”新发现能帮助人们更好地探索电偶极矩(EDMs,衡量正电荷分布与负电荷分布的分离状况,即电荷系统的整体极性),其目前正在北美和欧洲展开研究。“我们期望这个物理实验数据,可以结合原子捕获实验的结果去测量EDMs,从而对构建宇宙本质的最佳理论——标准模型做出最严格的测试。”(来源:科技日报 华凌 张梦然)
 
 
 
 
 
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