Vědci poprvé přesně změřili tvar jádra fermia-255

Vědcům se poprvé podařilo přesně určit tvar jádra fermia-255, jednoho z těžkých aktinidů, a změřit jeho strukturu s dosud nevídanou přesností a rozlišením. Jde o výsledek, který posouvá poznání v oblasti jaderné fyziky těžkých a nadtěžkých prvků, jejichž vlastnosti jsou kvůli extrémní nestabilitě a krátké životnosti mimořádně obtížné zkoumat.

Fermium je uměle vytvářený radioaktivní prvek s protonovým číslem 100, který se v přírodě nevyskytuje a musí být syntetizován v laboratorních podmínkách. Izotop fermium-255 patří mezi aktinidy, tedy prvky, jejichž jádra obsahují velké množství protonů a neutronů a jejichž stabilita i tvar se výrazně liší od lehčích prvků. Právě proto je studium jejich jaderné struktury klíčové pro pochopení chování hmoty v extrémních podmínkách.

Výzkumníkům se podařilo nejen potvrdit deformovaný tvar jádra fermia-255, ale zároveň jej změřit s vysokou přesností, což u tak těžkých a krátkověkých izotopů dosud nebylo možné. Tvar atomového jádra není u všech prvků kulovitý – u řady aktinidů a transaktinidů dochází k deformaci, kdy jádro nabývá spíše elipsoidního tvaru. Tato deformace přímo souvisí se stabilitou jádra, jeho vazebnou energií i způsobem, jakým se rozpadá.

Přesné určení struktury jádra fermia-255 je významné i proto, že tento izotop se nachází v oblasti periodické tabulky, kde se teoreticky předpokládá přechod mezi různými typy jaderných deformací. Pochopení, jak přesně se tvar jádra v této oblasti mění, pomáhá fyzikům zpřesňovat modely, které popisují chování jader s vysokým počtem protonů a neutronů obecně.

Měření struktury tak krátkověkých a vzácně vznikajících jader je technicky velmi náročné. Fermium-255 vzniká pouze v malých množstvích a rychle se rozpadá, což vyžaduje citlivé a rychlé experimentální metody, aby bylo možné zachytit potřebná data ještě před tím, než izotop zanikne. Právě díky zdokonaleným technikám se výzkumníkům podařilo dosáhnout vysokého rozlišení měření, které dříve u podobných izotopů nebylo dostupné.

Výsledky tohoto výzkumu mají význam nejen pro základní jadernou fyziku, ale i pro širší chápání takzvané mapy nuklidů – tedy přehledu všech známých a předpokládaných izotopů a jejich vlastností. Data o tvaru a struktuře jader aktinidů totiž slouží jako důležitý test pro teoretické modely, které se používají i k předpovídání vlastností dosud neobjevených, těžších prvků na okraji periodické tabulky.

Studium aktinidů má rovněž praktický přesah. Poznatky o struktuře jejich jader pomáhají lépe pochopit mechanismy radioaktivního rozpadu, což je relevantní jak pro jadernou energetiku, tak pro obor jaderné medicíny, kde se některé izotopy těžkých prvků využívají při léčbě onkologických onemocnění nebo ve výzkumu.

Zpřesnění experimentálních metod, které umožnilo tento pokrok, otevírá cestu k dalšímu zkoumání podobných izotopů v blízkém okolí fermia v periodické tabulce. Vědci očekávají, že podobný přístup by mohl být v budoucnu použit i u dalších vzácných a nestabilních jader, čímž by se rozšířilo množství dostupných dat o vlastnostech těžkých prvků.

Přesné určení tvaru a struktury jádra fermia-255 tak představuje důležitý krok směrem k lepšímu pochopení fyziky atomového jádra v oblasti, kde standardní modely často naráží na své limity. Podle vědců jde o výsledek, který bude sloužit jako referenční bod pro budoucí experimentální i teoretický výzkum aktinidů a příbuzných prvků.