Спектроскопия многозарядных ионов помогла сравнить ядра лютеция и иттербия

Загадка двух соседей по таблице Менделеева

Лютеций и иттербий стоят рядом в ряду редкоземельных элементов, и по общим закономерностям ядро лютеция не должно выглядеть крупнее ядра иттербия. Однако прежние измерения указывали именно на такую необычную картину. Это расхождение долго оставалось открытым вопросом для физиков, изучающих структуру атомных ядер.

Почему размер ядра важен

Радиус ядра — не просто справочная величина. Он связан с тем, как внутри распределены протоны и нейтроны и какую форму принимает ядро. Особый интерес вызывают деформированные ядра, где частицы распределены не сферически симметрично. Измерять такие объекты сложно: ядро очень мало по сравнению с атомом, поэтому его влияние на энергетические уровни электронов невелико.

Что изменили многозарядные ионы

Исследователи использовали многозарядные ионы — атомы, лишенные большей части электронов. Оставшиеся электроны находятся ближе к ядру и сильнее реагируют на его размер. Благодаря этому изменения ядерного радиуса заметнее отражаются на энергетических уровнях атома. Такой подход позволяет точнее сопоставлять ядра разных элементов, чем рассеяние электронов или лазерная спектроскопия в их прежнем виде.

Кто проводил исследование

Работа опубликована в журнале Nature Communications. В международную команду вошли ученые Национального института термоядерных исследований Японии, Университета электрокоммуникаций в Токио, Университета Клемсона в США и Университета Гренобль-Альпы во Франции. Это сотрудничество объединило специалистов по атомной и ядерной физике из нескольких стран.

Что дает новый метод

Предложенный способ не просто уточняет один конкретный случай. Он открывает путь к более надежным сравнениям ядер тяжелых элементов, где традиционные методы давали противоречивые результаты. Для физиков это возможность проверять модели распределения протонов и нейтронов и лучше понимать, почему одни ядра деформированы сильнее других.

Ограничения и дальнейшие шаги

Как и любой эксперимент, новый подход требует аккуратной проверки на других элементах. Пока речь идет о конкретном результате для лютеция и иттербия, но методика может стать основой для серии измерений. Дальнейшие работы покажут, насколько широко ее можно применять и как она дополнит существующие способы спектроскопии.