Pentru prima dată, fizicienii au măsurat învelișul unui atom. În mod surprinzător, acesta este extrem de subțire. Măsurarea învelișului poate ajuta cercetătorii să înțeleagă proprietățile stelelor neutronice.
Plumb-208, un izotop care conține 82 de protoni și 126 de neutroni, are un tip de nucleu pe care fizicienii l-au catalogat drept „dublu magic”, deoarece atât protonii, cât și neutronii sunt dispuși în interiorul nucleului sub forma unor cochilii. Aceste cochilii mențin atomul relativ stabil în timpul experimentelor, așa că atunci când oamenii de știință din cadrul PREX (Lead Radius Experiment) și cei din cadrul Acceleratorului Național de Particule Thomas Jefferson din Virginia și-au propus să măsoare învelișul neutronic, aceștia au optat pentru experimentarea cu izotopul plumb-208.
Deoarece plumbul-208 are mai mulți neutroni decât protoni, neutronii formează un strat în jurul atomului. În cadrul experimentelor anterioare s-a putut determina densitatea protonilor din interiorul nucleului de plumb-208. Deoarece învelișul neutronic este atât de dens, acesta expulzează o serie neutroni din acele cochilii spre exterior. Astfel, măsurând grosimea acestui strat de neutroni, se poate determina densitatea nucleului.
„Prin intermediul acestor determinări, putem identifica modul de formare a acestor tipuri de nuclee, iar această informație ne poate ajuta să înțelegem cât este de dificil să creezi materie densă atunci când există deja o mulțime de neutroni în nucleu”, a declarat Kent Paschke, purtător de cuvânt al grupului PREX, în cadrul Universității din Virginia.
Cercetătorii au măsurat grosimea învelișului de neutroni prin introducerea unei probe de plumb-208 între două diamante și prin bombardarea acesteia cu un fascicul puternic de electroni. Modul în care electronii au fost deviați de către atomii de plumb a dezvăluit poziția neutronilor în nucleu. Cercetătorii au descoperit faptul că stratul neutronic are o grosime de aproximativ 0,28 femtometri, acesta fiind mai gros decât preziseră inițial fizicienii.
Înțelegerea acestui fapt fundamental cu privire la nuclee ar putea ajuta la înțelegerea presiunii din interiorul stelelor neutronice, care sunt, în mare parte, formate din neutroni, iar acest lucru ar putea ajuta la stabilirea unei limite în ceea ce privește dimensiunile lor. „De asemenea, fizica din spatele stratului neutronic observat în cazul izotopului de plumbului-208 este responsabilă pentru dimensiunea unei stele neutronice. Gravitația acționează asupra unei stele neutronice în așa fel încât, dacă nu ar exista acest fenomen regăsit în cazul învelișurilor neutronice, acestea ar face implozie, formându-se găuri negre”, a declarat Jorge Piekarewicz din cadrul Universității de stat din Florida.
