すべての原子の中央には原子核があります。この中には陽子と中性子が含まれています。これらは正に帯電した粒子と中性に帯電した粒子で、中心で一緒に働きます。原子核を強くしたり弱くしたりできる組成、つまり中性子と陽子の数が異なります。研究者たちは現在、これらの理論的規則に反する例を構築しています。
原子物理学: 研究者は不可能な原子核を作成
陽子と中性子の相互作用は原子核の構築において重要です。コアが不安定になって崩壊しないように、それらの数は力の一定のバランスにつながる必要があります。ここで陽子は特別な役割を果たします。それらはプラスに帯電しているため、互いに反発します。原子核内に中性子が多すぎる場合、または一種の「緩衝剤」としての中性子が少なすぎる場合、原子核は崩壊するか、まったく形成できなくなります。
しかし、窒素 9 を使用することで、研究者たちは一見不可能に見えることを達成しました。この人工的に作られた原子の原子核には 7 つの陽子と 2 つの中性子しかありません。これは、相互作用する 5 つの過剰な陽子を持っていることを意味し、実際に内部を非常に不安定にするはずです。
さらに、窒素-9 の原子核は古典的な中心ではありません。研究者らの研究によると、陽子が過剰なため、成分の半分以上は結合されていないが、「共通の共鳴状態」にあるという。これは簡単に言うと、自然法則に束縛されることなく、この核膜の中に共存していることを意味します。このため、原子の存在自体が非常に魅力的ですが、原子核の定義についても疑問が生じます。
窒素9についてはさらなる研究が必要
このエキゾチックな原子核の生成には、別の実験も伴いました。研究者らは酸素13原子核をベリリウム箔上に発射することでその形成を再現した、とスペクトラム氏は説明する。これにより窒素 9 が生成され、その後すぐに炭素 8 が生成されました。炭素 8 は、非常に刺激的な原子核を持つ既知の原子でした。これは 6 つの陽子と 2 つの中性子で構成されており、したがって通常の存在の限界にもあります。
この実験を通じて、研究者らは、窒素-9が陽子を失った場合、窒素-9から炭素-8が直接形成される可能性があることを突き止めた。未知の試料を構築することによって既知の原子核が発見されるというこの証明は、物理学と化学で一般的であり、両方の原子核が実際に存在することの証明を表します。
研究者らは、窒素9を使ったさらなる調査を通じて、原子核の共鳴状態をより深く理解したいと考えている。最良のシナリオでは、これにより、これまで科学者が夢見るだけだった他のエキゾチックな核の検出も可能になります。
出典: Spektrum、「 9 N の強力な証拠と原子核の存在限界」 (Physical Review Letters、2023 年 10 月)