Фізики виявили протонне гало в нових атомних ядрах.

Атомне ядро — центральна частина атома, система, що складається з протонів і нейтронів. Гало — це особливість організації атомного ядра, при якій один або кілька протонів чи нейтронів настільки слабо пов'язані з ядром, що перебувають на значній відстані від центру, утворюючи своєрідне «хмара». Радіус таких ядер значно перевищує радіуси близьких за протонно-нейтронним складом ядер.

Вчені зазвичай спостерігають гало у слабозв'язаних ядер, розташованих поблизу крапельної лінії — межі стабільності атомних ядер, за якою протони більше не можуть утримуватись у ядрі і «викачуються» назовні.

Вчені частіше можуть спостерігати нейтронні гало, ніж протонні, оскільки протонний варіант утворюється рідше через кулонівське відштовхування між позитивно зарядженими протонами.

Міжнародна команда дослідників вперше виміряла маси екзотичних ядер ізотопів кремнію, фосфору, сірки та аргону — ²³Si, ²⁶P, ^27,28S та ³¹Ar. Вчені використали метод ізохронної мас-спектрометрії (Bρ-defined IMS), що вимірює маси ядер через час та траєкторію польоту ядра по магнітному кільці-складові. Їм вдалося значно покращити точність визначення маси сірки-28 — в 11 разів. Зібрані дані дозволили уточнити положення протонної крапельної лінії для алюмінію, фосфору, сірки та аргону.

Вчені вивели на основі вимірювань маси ядер фізичну величину — різницю енергій дзеркальних ядер (mirror energy differences). Вона може стати широко використовуваним індикатором існування протонного гало. Також результати експериментів показали порушення ізоспінової симетрії у ядер, що знаходяться поруч з протонною крапельною лінією. Теоретичні розрахунки підтвердили, що це пов'язано з існуванням протонного гало.

Дослідження підтвердило наявність протонного гало у ядер фосфору-26, фосфору-27, сірки-27 та сірки-28, а також припустило, що аргон-31 може бути новим ядром з подвійним протонним гало. Одночасно встановлено, що основний стан алюмінію-22 не має гало-структури. Робота опублікована у Physical Review Letters.

Ці висновки допоможуть у подальшому вивченні екзотичних ядер і поглиблять розуміння процесів, що відбуваються в нестабільних ядрах. Автори припускають, що різниця енергій дзеркальних ядер може стати чутливим індикатором для виявлення порушень ізоспінової симетрії та виявлення протонних гало-структур.