4165
Нове дослідження пояснює походження «магічних чисел» ядерної фізики, використовуючи математичний підхід, подібний до мікроскопа зі змінною роздільною здатністю, що поєднує квантову взаємодію частинок із моделлю оболонок.
Ще у ХХ столітті Марія Гепперт-Маєр показала, що ядра з певною кількістю протонів і нейтронів — 50 або 82 — демонструють підвищену стабільність. Ці «магічні числа» пояснювалися оболонковою моделлю ядра, де нуклони займають дискретні енергетичні рівні. Проте сучасна квантова теорія враховує сильну взаємодію між частинками. Виникла суперечність між спрощеною моделлю та фундаментальними рівняннями.
Цзянмін Яо та його колеги застосували підхід «з перших принципів» — тобто без емпіричних припущень, лише на основі квантових взаємодій. Вони поступово переходили від високої «роздільної здатності» опису до ефективного низькорівневого представлення. «Ми використовували сучасні методи, щоб поєднати ці описи», — зазначає Яо. У процесі вони спостерігали зміну симетрії квантових станів.
Саме ця трансформація симетрії зумовлює появу структур, у яких ядра досягають максимальної стабільності при магічних числах. Жан-Поль Ебран підкреслює: «Природа виглядає по-різному залежно від роздільної здатності, з якою ви спостерігаєте». Виявлена зміна симетрії пов’язана з ефектами спеціальної теорії відносності. Таким чином, модель поєднує квантову хромодинаміку, ефективні теорії та релятивістські корекції.
Отримані результати формують узгоджену теоретичну основу для пояснення ядерної стабільності, зокрема для подвійно магічного олова (50 протонів і 82 нейтрони). Подальші дослідження планують поширити підхід на важчі, нестабільні ядра. Це має значення для розуміння нуклеосинтезу — процесу утворення важких елементів у вибухах наднових і злиттях нейтронних зір.
Фізики пояснили природу «магічних чисел» атома з’явилася спочатку на Цікавості.
