物理学家发现重原子核并不像之前想象的那么对称

根据理化学研究所核物理学家在《欧洲物理杂志 A》上发表的一项理论研究,许多重原子核的形状或多或少像被压扁的橄榄球,而不是完全膨胀的橄榄球。这一意外发现推翻了半个多世纪以来的共识。

来源:英国物理学家网首页
到目前为止,物理学家认为所有由球体变形的重核都会像橄榄球一样沿一个方向拉长(上图),但 RIKEN 研究人员已经证明,实际上所有此类核都具有三轴对称性,具有像杏仁一样的椭圆形横截面(下图)。图片来源:RIKEN Nishina 加速器科学中心

根据理化学研究所核物理学家在《欧洲物理杂志 A》上发表的一项理论研究,许多重原子核的形状或多或少像被压扁的橄榄球,而不是完全膨胀的橄榄球。这一意外发现推翻了半个多世纪以来的共识。

已发布 欧洲物理杂志 A

原子的插图通常将原子核描绘为由中子和质子组成的圆形斑点。物理学家最初假设原子核是像足球一样的球形。但在 20 世纪 50 年代,奥格·玻尔 (Aage Bohr) 和本·莫特尔森 (Ben Mottelson) 提出了一种理论,预测许多重核会向一个方向拉长,形状像橄榄球。

重核 橄榄球

继父亲尼尔斯·玻尔 (Niels Bohr) 因其原子结构模型获得 1922 年诺贝尔物理学奖之后,奥格·玻尔 (Aage Bohr) 也因这一发现分享了 1975 年诺贝尔物理学奖。

但 RIKEN Nishina 加速器科学中心的访问科学家 Takaharu Otsuka 对此始终心存疑虑。他特别想知道为什么重核的形状应该像橄榄球那样,横截面是圆形的,而不是更一般的、横截面是椭圆形的杏仁状。他突然想到,较低的对称形状对于原子核来说会更自然。

横截面

“当奥格·玻尔的模型被提出时,它产生了一些简单的计算,但它们对我来说显得过于简单,”他回忆道。 “并且没有令人信服的一般论据来解释为什么原子核应该以这种对称的方式变形。”

核物理学家 更多信息: DOI:10.1140/epja/s10050-025-01553-1 引文