核冲浪：已观察到质子在原子核表面捕捉波浪

对于冲浪者而言，仅仅等待正确的波浪是不够的：他们仍然必须知道如何抓住它。事实证明，冲浪者面临的一个挑战也适用于质子。最近由来自波兰，意大利和法国的物理学家进行的一项实验提供了关于冲浪的新信息，这些信息处于绝对极端：质子使其运动与原子核的振动同步。

我们可以说很多关于原子核的东西或多或少都是确定的，但我们肯定地知道这一点：尽管我们在高中时就这样教过它，但它们的本质并不乏味。作为证据，我们可以看一下最近的一项实验，该实验研究了原子核中的质子如何以自己的方式参与一项受欢迎的运动。来自意大利米兰大学(UniMi)和波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)的研究团队与克拉科夫进行了广泛的国际合作，首次测量了所需的时间因为细胞核中的单个质子与细胞核的振荡同步。这个成就可以用一个类比来说明：一些质子可以在核心上“冲浪”，

原子核包含从一个质子到超过200个质子和中子，并且像原子一样，它们可以吸收和释放一定量的能量。在原子中，这些过程伴随着轨道之间的电子跃迁，更靠近或更靠近核并在电子壳中分组。像核周围的电子一样，同一核的质子和中子也在不断运动。虽然它们并不围绕着突出的点，但事实证明我们可以谈论具有明确能量的某些壳的原子核中的存在。总的来说，这些炮弹中的空间可能被质子和中子占据。然而，有些炮弹是为质子保留的，有些炮弹仅用于中子。

跳到相邻层有时可能需要吸收或发射大量能量(特别是当壳已满时会发生这种情况)。如果可用能量较小，核仍然可以改变其能量状态，但是以更复杂的方式：它开始振动。已知在这种情况下，质子或中子可以与核的振荡耦合。乍一看，这种现象似乎很抽象。同时，类似的机制在流行的标志性运动中起着重要作用。也就是说，正如我们已经提到的，冲浪。

“冲浪者可以等待很长时间以获得正确的波浪。但是当它确实出现时，它并不总是意味着一个美好的时光得到保证!如果冲浪者只是盯着它，它会过去，而他只是弹出如果他可以将他的跳跃计时到冲浪波上，真正的乐趣就来了。良好的冲浪取决于冲浪者和波浪之间的精确协调。以类似的方式，在适当的条件下，质子“跳跃”在表面的振荡上。原子核和他们一起旅行。我认为他们比人更自然：毕竟，他们是在极端条件下做的，他们不需要董事会......，“Bogdan Fornal教授解释说。” )。

质子与原子核振动的耦合很难研究，因为必须有一个系统，其中单个质子位于壳体外部，壳体完全充满了许多质子和中子。为了观察“质子冲浪者”，意大利 - 波兰团队在格勒诺布尔的劳厄 - 朗格文研究所的实验室进行了一项实验，其中用中子照射毫米级的铀235U和钚241Pu块。为了增加原子核捕获的机会，中子显着减慢。当中子加入目标的核心时，系统变得不稳定并以不同的方式分裂。在衰变产物中有锑133Sb的激发核。

“锑133Sb的核心基本上是锡132Sn的原子核，具有额外的质子。锡132Sn是特殊的：它包含50个质子和82个中子，足以完全填充中子和质子壳。在这个原子核中 - 我们称之为一个双重神奇的核 - 从壳到壳的跳跃需要发射或吸收大量能量。锑133Sb对我们来说非常有趣，因为它给我们一个松散束缚的质子和一个容易陷入振动的紧凑核心，这是一个理想的耦合测试系统，“Fornal教授解释说。

锑133Sb的核通过发射几种特定能量的伽马量子来消除多余的能量。在实验中记录辐射，并将结果与​​理论预测进行比较。通过这种方式，建立了能量状态，133Sb的核返回基态。科学家们发现，衰变路径由两部分组成：一部分带有未偶联的质子，另一部分质子与原子核的振荡耦合。所收集的数据表明，当涉及耦合时，核迅速失去能量，并且对于能量阶梯下的所有后续步骤保持相同的耦合。

“我们首先测量了质子与核心振荡耦合所需的时间。结果，我们知道当质子跳跃在波浪上时，它的行为就像一个冠军冲浪者：它一直持续到波浪崩溃，也就是说，直到核到达基态。质子最困难的是非耦合态和耦合态之间的转换，即上波，“福纳尔教授说。

有趣的是，几个质子可以连接在一起并耦合到壳的振荡。然后他们形成一种群体，一种以非常错综复杂的方式行动的群体，不仅与波浪相关，而且还与他们之间相互接触。

实验结果(波兰方面由国家科学中心资助)在进一步研究富含中子核的背景下非常重要。科学现在知道258个稳定的原子核和大约3000个不稳定的原子核 - 大约和所有已知的系外行星一样多。据预测，原子核数量总计为7至9千。因此，在核物理学的整个历史中，至少有两倍的原子核仍在等待被发现和探索。原子核的单一，一致的模型在搜索中将非常有用，但原子核中的相互作用非常复杂，即使经过数十年的持续协同努力，这种模型还有待创建。

例如，教师很容易描述带有电荷的两个物体之间的静电相互作用，因为只有两个电荷，它们之间的力只取决于它们的相互距离。原子核中的质子和中子受到强相互作用的约束，但强相互作用不仅取决于每对相互作用的核粒子之间的距离，而且还取决于它们自旋的不断变化的相互取向(角动量)。此外，原子核是重元素，不仅包含两个粒子，而且还包含大量的质子和中子，它们彼此相互作用，并且每个都在由其他粒子产生的场中移动。整个系统非常复杂，到目前为止只建立了近似模型，每一个都恰好很好地描述了核现实的某些方面。在这种情况下，任何定性的新实验测量都非常重要。

“我们在ILL的联合实验为我的小组提供了数据，这些数据可以构建一个新模型，以更好地描述质子与振荡核的耦合。例如，我们可以首次计算例如，激发核去激发个体能量状态的可能性。因此，我们可以更好地预测具有更多中子的核的性质，包括那些等待被发现的中子，“Silvia Leoni教授总结道。 UniMi)。

该模型是根据UniMi和IFJ PAN的物理学家的经验建立和设计的，是朝着(除其他事项)更好地理解在宇宙中形成比铁重的元素的机制(即元素)迈出的重要一步。在超新星爆炸期间快速捕获大量中子发射的过程中形成的。该模型的另一个潜在应用领域是核电。它在这里的使用有助于更好地预测反应堆中反应形成的原子核如何衰变，从而有助于进一步确保其安全性。