Jak wyliczyli fizycy jądrowi z japońskiego instytutu RIKEN, dodanie hiperonu Ξ Ksi do jądra helu zawierającego trzy nukleony, prowadzi do powstania czasowo stabilnego jądra. Obliczenia takie są bardzo ważne dla fizyków eksperymentalnych, którzy dzięki nim mogą prowadzić eksperymenty, które dostarczą nam nowej wiedzy o fizyce jądrowej czy budowie gwiazd neutronowych.

Hiperjądro helu zawierające trzy nukleony i hiperon Ξ , © Keiko Murano

Jądro atomowe zawiera nukleony – czyli protony i neutrony – z których każdy składa się z trzech kwarków. Istnieje sześć rodzajów kwarków: górny, dolny, dziwny, powabny, niski oraz wysoki. Jednak protony i neutrony składają się wyłącznie z kwarków górnych i dolnych.

Fizycy jądrowi od dawna interesują się hiperjądrami. To jądra atomowe, w których co najmniej jeden nukleon został zastąpiony przez hiperon. Hiperony są, podobnie jak nukleony, barionami. Jednak w przeciwieństwie do nukleonów zawierają co najmniej jeden kwark dziwny. Mają one masę większa od nukleonów.

Typowy czas życia hiperjądra wynosi 10-10 sekundy, a pierwsze hiperjądra zaobserwowali w 1952 roku Marian Danysz i Jerzy Pniewski z Uniwersytetu Warszawskiego. Hiperjądra dają cenny wgląd w budowę jądra. Standardowe jądra są definiowane przez liczbę protonów i neutronów. I to wszystko. Są dwuwymiarowe. Hiperony, dzięki kwarkom dziwnym, dają nam dodatkowy wymiar. To zaś pozwala nam lepiej przyjrzeć się jądru i siłom, które powodują, że jest ono stabilne, mówi Takumi Doi z RIKEN.

Dotychczas większość badań skupia się na hiperjądrach z hiperonami Λ i z Σ zawierającymi 1 kwark dziwny. Jednak możliwe są też jądra z hiperonami Ξ, które zawierają dwa kwarki dziwne. Dotychczas uzyskano 1 takie jądro. Zawiera ono hiperon Ξ i 14 nukleonów.

Doi i jego koledzy wyliczają, zemogą istnieć też lżejsze hiperjądra zawierające hiperon Ξ. Z ich obliczeń wynika, że jądro zawierające do 3 nukleonów i 1 hiperon Ξ byłoby na tyle stabilne, że można by przeprowadzić różnego typu eksperymenty. To jednocześnie, jak wynika z obliczeń, najlżejsze możliwe jądro z hiperonem Ξ.

Wyliczenia takie nie tylko przydadzą się fizykom eksperymentalnym, ale mogą nam sporo powiedzieć od gwiazdach neutronowych. W ich wnętrzu panują tak ekstremalne warunki, że mogą tam istnieć hiperjądra z hiperonami Ξ.

Szczegóły badań zostały opisane na łamach Physical Review Letters.

 

 

ŹródłoPhysOrg, https://handofmoscow.com/2020/06/29/the-predicted-existence-of-a-new-atomic-nucleus/?PageSpeed=noscript
0 0 votes
Article Rating