2010-02-11

特大號的碳-22

Extra large carbon
http://www.physorg.com/news184958309.html

February 9, 2010

在日本粒子加速器所完成的一項實驗中,發現一種形態奇特的碳,擁有特大號的原子核,甚至把許多更重元素(例如銅或鋅)的原子核給比下去。這項發現在當期的 Physical Review Letters 上報告,且在 2/8 當期的 Physics 上,因 Florida 州立大學的 Kirby Kemper 與 Paul Cottle 所寫的一篇 Viewpoint 而受矚目。

碳-22(Carbon-22,其核心由 16 個中子與 6 個質子組成)是目前為止所發現,能展現出「暈核(halo nucleus)」的最重原子。在這種原子中,某些正常存在於原子核內部的粒子會移動進入原子核外的軌道,形成一個次原子粒子「暈圈(halo)」。

像碳-22 那樣的原子塞滿了過量中子,它們不穩定且會迅速分裂以形成較輕的原子,不過碳-22 卻比科學家先前所認為的要更加穩定。這種額外的穩定性令人驚訝,因為能形成暈核的三粒子 -- 二個中子與一個原子核 -- 以一種讓物理學家難以塑模的方式進行交互作用,而描述所謂的「三體問題(three body problems)」需要複雜的數學。

這種意外的穩定性使這種暈核原子被貼上「Borromean 原子」的標籤,那與一種描繪三環彼此環環相扣的古代圖案相關,只要移除任何一個環,將導致三個環分開(譯註:http://en.wikipedia.org/wiki/Borromean_rings)。Borromean 環在傳統的雕刻與家徽中通常用以象徵三個部份的穩定結合。

當新光束設施與更加敏感的偵測器在未來十年上線後,碳-22 的偵測與分析不但在充滿挑戰性的核子物理中立下新的里程碑,且為研究更重甚至更奇特原子核的、大有可為的時代喝采。

碳-22 暈圈的驚人發現指出,核子物理學在未來幾年內將囊括許多新天地。

※ 相關報導:

* Observation of a Large Reaction Cross Section in the Drip-Line Nucleus 22C
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.104.062701
K. Tanaka et al.
Phys. Rev. Lett. 104, 062701 (2010) [4 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.104.062701
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