Bằng chứng củng cố sự tồn tại của số nơtron magic mới N=34 trong hạt nhân 52Ar một thách thức với mô hình lý thuyết cấu trúc hạt nhân

THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> BẰNG CHỨNG CỦNG CỐ SỰ TỒN TẠI<br /> CỦA SỐ NƠTRON MAGIC MỚI N=34 TRONG HẠT NHÂN 52AR<br /> MỘT THÁCH THỨC VỚI MÔ HÌNH LÝ THUYẾT CẤU TRÚC HẠT NHÂN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Đầu năm 2019, các nhà khoa học tại Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, Viện Năng lượng<br /> nguyên tử Việt Nam cùng các đồng nghiệp quốc tế đã công bố kết quả nghiên cứu đầu tiên về trạng<br /> thái kích thích của hạt nhân 52Ar trên tạp chí Physical Review Letters, tạp chí chuyên ngành uy tín<br /> hàng đầu của Vật lý. Kết quả đã củng cố giả thiết về sự tồn tại số nơtron magic mới N=34. Đồng<br /> thời nó cũng đặt ra nhiều câu hỏi và thách thức cho các mô hình lý thuyết như: Những lực tương tác<br /> nào có vai trò quan trọng trong các hạt nhân nằm xa đường bền? Liệu rằng sẽ có hay không một xu<br /> hướng chung cho liên kết hạt nhân bền vững? Hay cần phải có những điều chỉnh đối với hiểu biết<br /> của khoa học về lực tương tác mạnh? Thí nghiệm trên được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Hóa Lý<br /> RIKEN, Nhật Bản. Với điều kiện hiện nay, kết quả về 52Ar nằm trên giới hạn cho phép tiệm cận đến<br /> của những thiết bị hiện đại nhất.<br /> <br /> Chúng ta biết rằng cấu trúc hạt nhân có tục phát triển năm 1949, là cơ sở để giải thích<br /> nguồn gốc từ tương tác mạnh giữa các nucleon. cấu trúc hạt nhân. Ý tưởng trong mô hình này là<br /> Trước khi có những khám phá về hạt nhân không hạt nhân bao gồm các nucleon được sắp xếp trên<br /> bền (giàu nơtron hoặc giàu proton, thời gian sống những quỹ đạo có năng lượng nhất định, lấp đầy<br /> ngắn và dễ dàng phân rã thành hạt nhân khác), từ thấp đến cao. Một số lớp có khoảng cách rất<br /> mô hình mẫu vỏ được đề xuất đầu tiên bởi D. xa với lớp kế tiếp, được gọi là lớp vỏ đóng. Số<br /> Ivanenko và E. Gapon năm 1932, sau đó được lượng nucleon tương ứng lấp đầy lớp vỏ đóng là<br /> Maria Goeppert Mayer và J. Hans D. Jensen tiếp 2, 8, 20, 28, 50, 82 và 126. Các số này được gọi<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 8 Số 58 - Tháng 03/2019<br />  THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> là số magic. Hạt nhân magic trở nên đặc biệt bền không phải là số magic giống như tiên đoán từ<br /> vững, rất khó có thể kích thích chúng bởi mức mẫu vỏ. Chẳng hạn như 52,54Ca với số nơtron lần<br /> năng lượng kích thích đầu tiên, E(21+), của chúng lượt là N=32,34, năng lượng E(21+) của chúng<br /> rất cao. Mô hình lớp vỏ đã trở thành cơ sở vững tăng vọt so với lân cận như trong hình 2.<br /> chắc để giải thích cấu trúc của các hạt nhân bền. Như vậy có thể coi cả N=32 và 34 là số<br /> magic mới trong các hạt nhân không bền hoàn<br /> toàn khác tiên đoán từ mẫu vỏ. Trong trường hợp<br /> N=34, biểu hiện magic chỉ tìm thấy ở Ca (Z=20).<br /> Đối với các hạt có Z>20, thực nghiệm lại chỉ<br /> ra rằng không có dấu hiệu của một cực đại địa<br /> phương khi hệ thống hóa số liệu đo đạc cho Ti, Cr<br /> và Fe lần lượt có Z=22, 24 và 26 như trên hình 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1 - Cán bộ khoa học Việt Nam tham<br /> gia thí nghiệm tại RIKEN, Nhật Bản<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Hệ thống năng lượng E(21+) theo<br /> N cho các đồng vị Ti, Cr và Fe. Không thấy có<br /> cực đại địa phương tại N=34 với các đồng vị có<br /> Z>20 này. Hình vẽ lấy từ Physical Review C 74<br /> (2006) 064315<br /> Hình 2: Hệ thống năng lượng kích thích Ở chiều ngược lại, kịch bản tiến hóa của<br /> E(21 ) của các đồng vị theo số Z khác nhau. Với<br /> +<br /> lớp vỏ xảy ra như thế nào khi Z