Mokslininkų grupė, vadovaujama profesoriaus dr. Wilfriedo Nortershäuserio, pirmoji sugebėjo išmatuoti krūvio pasiskirstymą egzotinio izotopo berilio-12 branduolyje.
Gauti rezultatai parodė, kad vadinamasis branduolio krūvio spindulys padidėja palyginus su berilio-11 izotopu, nors medžiagos pasiskirstymo spindulys branduolyje buvo žymiai mažesnis. Šie stebėjimai prieštarauja branduolio fizikoje paplitusiam sluoksniniam modeliui, pagal kurį seka, kad branduolio krūvio spindulys taip pat turėtų būti mažesnis.
„Mūsų gauti rezultatai prieštarauja klasikiniam sluoksniniam modeliui ir tai rodo, kad skaičius 8 berilio izotopų atveju nėra magiškas“, – sakė Andreasas Kriegeris, dirbantis Branduolinės chemijos institute, priklausančio Johanneso Gutenbergo universitetui. Magiški skaičiai parodo, kiek neutronų ar protonų telpa į atomo branduolio sluoksnius.
Atomo branduolys yra sudarytas iš nukleonų, tai yra, teigiamai įelektrintų protonų bei krūvio neturinčių neutronų. Protonų skaičius lemia elementą, pavyzdžiui, jei yra keturi protonai, tai reiškia, kad šis branduolys yra berilio atomo. Tuo tarpu neutronų skaičius gali kisti, o tai atitinka elemento skirtingus izotopus. Berilio atveju tik berilio-9 izotopas yra stabilus. Jis turi 9 nukleonus – keturis protonus ir penkis neutronus. Kiti berilio izotopai suyra per tam tikrą laiko tarpą. Mūsų planeta yra sudaryta iš 500 stabilių ar labai ilgai gyvuojančių izotopų. Kai kurie iš žinomų 2500 izotopų buvo sukurti ir yra tiriami „izotopų gamyklose“, įsikūrusiose įvairiose pasaulio šalyse. Mokslininkai jau seniai nustatė, kad branduoliai su tam tikru protonų ir neutronų skaičiumi yra ypač stabilūs. Šie taip vadinami magiški skaičiai yra 2, 8, 20, 28, 50, 82 ir 126.
2008 metais mokslininkų grupė, vadovaujama profesoriaus dr. Wilfriedo Nortershäuserio, tiksliai išmatavo berilio-11 izotopo branduolio krūvio spindulį. Branduolio krūvio spindulys atitinka įsivaizduojamą sferą aplink sritį, kurioje susitelkę branduolio protonai. Atlikti tyrimai parodė, kad septintas berilio-11 neutronas, kuris pasižymi labai maža ryšio energija, yra stipriai nutolęs nuo berilio-10 kamieno ir supa likusius nukleonus kaip aureolė. Pagal mechaninį modelį branduolio kamieno dalelės visą laiką juda, o tai padidina branduolio krūvio spindulį.
Tada mokslininkai pradėjo tirti berilio-12 izotopą. Padidinę lazerinės tyrimų sistemos jautrumą, jie nustatė, kad branduolio krūvio spindulys padidėjo lyginant su berilio-11 aureole. Tuo tarpu neutronai berilio-12 izotope yra stipriau surišti. O tai prieštarauja sluoksniniam modeliui, kuris teigia, kad krūvio spindulys turi mažėti. „Norint paaiškinti eksperimento duomenis reikia daryti prielaidą, kad sluoksniai nėra užpildomi nuosekliai, tai yra galbūt trečiasis sluoksnis jau turi neutronų prieš baigiant pildytis antrajam sluoksniui“, – sakė Nortershäuseris. Vadinasi, aštuoni neutronai nebėra magiškas skaičius berilio izotopuose.
Paveikslėlyje parodytas galimas nukleonų pasiskirstymas berilio-12 izotope. Teoriškai branduolį galima įsivaizduoti sudarytą iš dviejų helio-4 branduolių su keturiais papildomais neutronais. Pagal sluoksninį modelį visi keturi neutronai turėtų būti tarp helio-4 branduolių (kairėje). Tačiau tyrimas rodo, kad du neutronai yra helio-4 branduolių išorėje (dešinėje).
