Теория и эксперимент сошлись в описании зарядового радиуса изотопов никеля
Физики изучили распределение заряда в 12 различных изотопах никеля и сравнили свои измерения с предсказаниями теоретических моделей. Выработка изотопов и их изучение проводили на установке ISOLDE в ЦЕРН, с помощью которой ученые впервые измерили зарядовый радиус такого набора ядер. Исследователи показали, какие теоретические модели позволяют описать полученные результаты, а какие расходятся с измерениями. Авторы работы считают, что разработанный метод позволит проверить на прочность существующие теоретические модели атомного ядра и выбрать наиболее точную из них на широком диапазоне массовых чисел. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Теоретическое описание ядер с большим количеством нуклонов — крайне сложная задача. В первую очередь такая сложность обусловлена неоднозначностью решения задачи взаимодействия большого числа тел. Само по себе сильное взаимодействие, которое формирует связь между нуклонами в ядре, также трудно теоретически обобщить на взаимодействие большого числа частиц. Все это часто вынуждает физиков использовать для теоретического описания ядер приближенные методы, которые далеко не всегда гарантируют совпадение с экспериментом. К таким методам относится, к примеру, теория функционала плотности. С другой стороны, важной задачей в ядерной физике является теоретическое описание ядер без привлечения дополнительных предположений или моделей, а исходя из первичных законов взаимодействия нуклонов в ядре, то есть методом ab initio.
Для сравнения предсказаний теории с реальным положением дел очень удобно использовать электромагнитные свойства ядер, в частности — зарядовый радиус ядра. Он характеризует радиус сферы, в которой сконцентрированы протоны ядра, и может быть с высокой точностью измерен в эксперименте. Сделать это можно облучая изучаемые ядра (или атомы) электронами или фотонами. В первом случае о зарядовом радиусе ядра можно судить по тому, как эти электроны рассеиваются на ядре. Во втором же случае данный радиус можно вычислить по изотопическим сдвигам спектральных уровней изучаемых изотопов. Так или иначе, оба метода основаны