Пойман изотоп, которого не видели 40 лет: новый китайский…

Китайский ускоритель HIAF сделал то, что не удавалось 40 лет: пойман гафний-153

Новый китайский ускорительный комплекс HIAF ещё даже не вышел на полную мощность, а уже вписал своё имя в историю физики. Международная коллаборация, работающая на этом гиганте, объявила об открытии изотопа гафния-153 — нуклида, который теоретически существовал в таблицах, но никто никогда не мог его реально зафиксировать. Последняя попытка была в 2000 году, но тогда результат сочли неубедительным. Теперь же — спустя почти четверть века — у нас есть доказательства, причём сразу с двух установок. Китайцы зарегистрировали десять ядер, а параллельно те же самые ядра увидели на японском ускорителе RIBF в институте RIKEN. Совпадение неслучайное: изотоп действительно существует.

Эксперимент — это чистой воды инженерная магия. В кольце BRing разогнали пучок ионов висмута-209 до энергии 836,66 МэВ на нуклон. Интенсивность — около 10 миллиардов частиц за импульс. Всё это направляется на графитовую мишень, где рождаются тысячи осколков — и среди них те самые редкие ядра гафния. Но вот незадача: сечение реакции — примерно один пикобарн. Что это значит на языке, понятном не физику-ядерщику? Одна успешная встреча на триллион столкновений. Искать иголку в стоге сена — детская забава по сравнению с этим.

Главный козырь HIAF — система сепаратора HIRIBL в связке с накопительным кольцом SRing. SRing работает в изохронном режиме, что позволяет разделять ионы с высочайшей точностью: время оборота зависит только от массы, а не от скорости, давая разрешение до одной десятитысячной процента. И если в классических сепараторах редкий изотоп фиксируется лишь раз, то здесь он крутится по кругу, регистрируясь десятки раз за оборот. Это практически обнуляет фон и исключает случайные совпадения. И именно благодаря этой особенности — «нулевому шуму» — десять ядер стали достаточным доказательством.

Открытие гафния-153 — это не просто галочка в таблице Менделеева. Этот изотоп лежит в области, где нейтроны и протоны находятся в сложном балансе, и его свойства проливают свет на то, как формируются атомные ядра в экстремальных условиях — например, при слиянии нейтронных звёзд. Более того, подтверждённое существование таких редких изотопов помогает уточнять модели ядерного синтеза и эволюции Вселенной. Мы, по сути, заглянули в лабораторию космоса, сидя на Земле.

Что важно: HIAF работает всего 10 дней. Это как если бы вы купили новый автомобиль, выехали из гаража и сразу выиграли гонку. Физики по всему миру уже потирают руки: если даже на тестовых запусках получаются такие результаты, что будет, когда комплекс выйдет на проектную мощность? Китай явно не просто догоняет, а начинает задавать тон в области физики тяжёлых ионов. И то, что японцы подтвердили этот результат на RIBF, делает его неоспоримым. Гафний-153 наконец перестал быть «призраком» и стал реальностью, зафиксированной в кольце ускорителя. Теперь дело за малым: понять, что он может рассказать нам о Вселенной.

Читайте также: