Ядра атомов на самом деле не круглые: физики рассказали, какую они имеют форму (фото)

Об этом пишет Live Science.

В начале XX века физики выяснили, что у атомов есть ядра, которые состоят из протонов и нейтронов. Вокруг ядра вращаются электроны. Тогда же ученые предположили, что ядро атома имеет круглую форму. Но спустя годы выяснилось, что эта форма ядер атомов очень редкая.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Физик Дэвид Дженкинс из Йоркского университета, Великобритания, объясняет, что ядро атома примерно в 10 000 раз меньше самого атома, но в нем сконцентрирована большая часть массы атома. Ядро ​​на первый взгляд оказывает очень малое влияние на свойства атома. Химия атома определяется конфигурацией электронов, а его физические характеристики возникают из того, как он взаимодействует с другими атомами.

После того, как физики выяснили, что ядро атома окружено электронной оболочкой, в конце 40-х годов прошлого века ученые предложили модель ядерных оболочек. Это значит, что протоны и нейтроны находятся в отдельных ядерных оболочках, а введение дополнительной энергии может возбуждать эти частицы, чтобы они перемещались и меняли свое энергетическое состояние.

По словам Дженкинса, затем физики выяснили, что поведение частиц в ядре атома является коллективным и ядро действует как один объект. Выяснилось, что ядро атома может вращаться или вибрировать.

Но единственный способ увидеть доказательства вращения в ядрах — это если это ядро ​​имеет деформированную форму и позже физики обнаружили, что ядра атомов действительно деформируются.

Какую форму имеют ядра атомов?

В итоге ученые выяснили, что 90% ядер атомов имеет вытянутую форму, которая напоминает мяч для регби, также иногда ядра принимают грушевидную форму, а круглая форма является скорее исключением, чем правилом. При этом в данном случае ядра имеют не полностью круглую форму, а представляют собой сплющенную сферу.

По словам Дженкинса, физики до сих пор точное знают, почему ядра атомов имеют в основном вытянутую форму. Также непонятно, почему некоторые ядра атомов могут изменить свою форму, если ввести дополнительную энергию.

Физик Пол Стивенсон из Университета Суррея, Великобритания, говорит, что интуитивно кажется, что основная форма объекта, который не возбуждается, не колеблется и не растягивается, должна быть сферической. В случае с ядрами атомов удивительно, что они могут иметь сферическую форму, потому что они подчиняются законам квантовой механики.

Уравнение Шредингера —это один из самых фундаментальных принципов квантовой механики. Оно предсказывает, как волновая функция объекта будет меняться со временем, предоставляя средство для оценки возможного движения и положения объекта. Таким образом, решение этого уравнения для ядра атома дает множество вероятностей для всех возможных мест, где оно может находиться, которые, взятые вместе, дают форму ядра.

По словам Стивенсона, основные решения уравнения Шредингера не показывают сферическую форму ядра атомов и эта форма может быть получена, но затем ядра начинают двигаться как волна. Поскольку эти решения квантовой волновой функции имеют асимметрию, это делает частицы в ядре более склонными указывать в одном направлении.

Для редких сферических ядер атомов поведение в виде волны исчезает. Физики пока не знаю причину, почему некоторые деформированные формы ядер атомов встречаются чаще, чем другие.

Как уже писал Фокус, физика выяснили, что на самом деле происходило в самые первые мгновения после начала существования Вселенной.

Еще Фокус писал о том, что ученые смогли раскрыть секрет нейтрона, что потенциально раскрывает сущность невидимой формы материи, которая занимает большую часть Вселенной

Также Фокус писал о том, что новое исследование показало, что Млечный Путь в будущем почти наверняка столкнется с другой галактикой, но это будет не та, о которой думали астрономы.