Ядро кислорода может принимать экзотичную линейную конфигурацию

Физики из Японии и Германии выяснили, что ядро кислорода-16 может принимать вид стабильной цепочки из четырёх альфа-частиц. Атомное ядро обычно представляют как сферическую или эллипсоидальную «каплю», содержащую протоны и нейтроны. Однако при довольно высокой частоте вращения оно может деформироваться: у тяжёлых элементов уже наблюдались ядра с отношением «ширины» и «длины», равным 1:2 или 1:3. Форму в данном случае определяет совместное влияние сильного взаимодействия, удерживающего нуклоны вместе, и центробежной силы. Теоретики давно предполагали, что деформированные состояния должны обнаруживаться и у лёгких элементов вроде кислорода-16, но доказать это на практике никому пока не удалось. Хотя теоретические выводы казались вполне убедительными, при вычислениях учёным приходилось делать одно серьёзное допущение: чтобы упростить задачу, ядро представляли в виде набора альфа-частиц (положительно заряженных частиц, образованных двумя протонами и двумя нейтронами), а не отдельных нуклонов.

Расчётное распределение плотности нуклонов в ядре ксилорода-16, принимающем вид цепочки альфа-частиц (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).

Авторы новой работы подтвердили полученные ранее результаты, выполнив расчёт на уровне нуклонов по традиционному методу Хартри — Фока. Как оказалось, ядро ¹⁶О действительно может «вытягиваться» в цепочку из четырёх альфа-частиц, причём необходимая для этого вращательная частота составляет 2 МэВ/ħ, где ħ — приведённая постоянная Планка. В области угловых моментов, равных 13–18 ħ, такая конфигурация стабильна.

По утверждению физиков, это деформированное состояние может наблюдаться при образовании ¹⁶О в реакции синтеза ⁸Ве + ⁸Ве.