A tudósok megdöbbenve álltak meg az ólom atommagjának felfedezése előtt, amely új titkokat rejtett magában.

A klasszikus koncepció alapján szabályos gömbnek képzeltük az ólom atommagját, azonban mint kiderült, gerjesztett állapotban már más formát mutat.

A Surrey-i Egyetem fizikusai által vezetett nemzetközi kutatás arra a megállapításra jutott, hogy az ólom-208 atommagja nem tökéletes gömb alakú, hanem kissé elnyújtott, akár egy szilva. A felfedezés nagy változást jelent a nehéz elemek kialakulásával és magjával kapcsolatos elképzelésekben.

Az ólom-208 a legnehezebb ismert stabil izotóp, és ennek különleges tulajdonsága, hogy a magja duplán mágikus. Itt a „mágia” nem a fantasy világokban megjelenő varázslatra utal, hanem matematikai értelemben használatos: olyan részecskék (protonok és neutronok) számát jelöli, amelyek képesek teljes héjakat alkotni az atommagban. Ezek a számok: 2, 8, 20, 28, 50, 80 és 126. Mivel az ólom-208 magjában 82 proton és 126 neutron található, ezáltal duplán mágikus minősítést nyer, és ami még fontosabb, rendkívül stabil is.

A kutatók az izotópot az Egyesült Államokban található Illinois államban, az Argonne Nemzeti Laboratórium részecskegyorsítójának segítségével bombázták, ahol a részecskék a fénysebesség tizedére gyorsultak. A gerjesztés következtében az atommag gamma-sugarakat kibocsátott, amelyeket a legmodernebb technológiát képviselő Gretina gamma-sugár spektrométerrel detektáltak.

A gamma-spektrométer működési elve hasonlít a látható fény színképelemzéséhez, amely lehetővé teszi számunkra, hogy következtetéseket vonjunk le különböző anyagok vagy égitestek kémiai összetételéről. A gammasugarak energiájának részletes vizsgálatával például felfedezhetjük a Hold felszínén lévő thoriumot vagy a Marson található víz jelenlétét. A Gretina/Greta műszert 2010 óta különböző amerikai kutatóintézetekben alkalmazzák atomfizikai kísérletek során, így hozzájárulva a tudományos ismeretek bővítéséhez.

A világ legfinomabb kísérleti berendezéseit alkalmazva, négy eltérő mérési módszert ötvözve érkeztünk ehhez a meglepő felfedezéshez. Magunkat is meglepte, hogy az ólom-208 nem az a gömbölyű forma, amit az emberi képzelet gyakran sugall. Ez az eredmény közvetlenül kihívást jelent a téma szakértői számára, és izgalmas új kutatási irányokat nyit meg a jövőben.

- Osztotta meg véleményét Jack Henderson, a kutatás irányítója.

Az atommag szerkezete és működése sokkal összetettebb, mint korábban feltételeztük. A Surrey Magfizikai Kutatócsoport elméleti szakértői éppen egy új, a legfrissebb eredményekre épülő atommag modellt fejlesztenek ki.

Az egyik lehetséges magyarázat szerint a kísérlet során az ólom-208 gerjesztett magjának vibrációs mintázata eltért a várakozásainktól, sokkal kaotikusabbnak bizonyult, mint ahogyan azt előre jeleztük. Jelenleg azon dolgozunk, hogy finomítsuk az elméleteinket, és tisztázzuk, vajon ezek az új elképzelések megalapozottak-e.

- mondta Paul Stevenson professzor, az elméleti csapat vezetője.

Az atommag ellipszoid formája kiemelkedő jelentőséggel bírhat a kvantumfizika és az asztrofizika területén. Ebből adódóan a nehéz elemek kutatása szorosan összefonódik vele, és különösen érdekes a kaliforniai Lawrence Berkeley nemzeti laboratórium szempontjából. Itt éppen a 120. elem előállításán fáradoznak, amely, ha a mágikus számok rejtélye valóban elegendő stabilitást biztosít, akkor a híres Motörhead frontemberéről fogják elnevezni.