为了在这方面寻求突破,英国利物浦大学物理学家皮特·巴特勒(Peter Butler)和他的同事们利用设在瑞士-法国边境地区的欧洲核子中心(CERN)的ISOLDE同位素分离器装置进行了研究。在实验过程中,巴特勒的小组向一小块碳化铀物质发射出一束高能质子束。巴特勒表示:“当我们的质子束击中这一材料时产生了大量的同位素粒子。”研究组从这些产物中分离出两种粒子:镭224和氡220。研究组随后收集这些同位素粒子并再次将其发射向第二个靶标,当这些粒子与靶标中的原子核近距离遭遇时,它便会受激并旋转,随后发出伽马射线辐射并损失能量。
在这一过程中,原子核的形状会影响在近距离遭遇时原子核受激的难易程度。伽马射线探测器的数据显示氡220的原子核会在近似圆球形和两头不对称形状之间变动震荡,但是镭224的原子核则的确是一个真正意义上的梨形,不过不是那种细长的梨,而是较为“短脖子”的梨。
意义重大
找到这两种新的梨形原子核之后,物理学家们便可以从现存的不同理论模型中进行比对并从中排除那些已经可以被证伪的模型了。比如所谓的“群模型”,该模型认为梨形原子核的本质实际上就类似于氦核附着于原本呈球形的其它原子核上,并预言镭较轻的同位素相比其较重的同位素会显示出更加明显的“梨形”特征。然而现在的实验观测已经证明镭224的梨形特征程度要比镭226更小,这与“群模型”给出的预言相反,这就让这一模型的正确性受到了质疑。另一个名为“平均场模型”的理论,其与实际观测结果更加接近,尽管仍然并不完美。在目前这一阶段还无法非常明确的断言某一理论的正确或谬误,因为现有的设备还不允许进行非常明确的实验检验,但是巴特勒和他的科研组正翘首以盼,等待预计于2015年建成的欧洲核子中心新型的“HIE-ISOLDE”设备投入使用后尽快着手进行这样的验证性实验观测。这台新型设备拥有更高的能级和强度。
另外一篇近日发表在《物理评论快报》上的文章则指出了对于处理不同类型原子核所需要的不同数学模型。而在欧洲核子中心的ISOLDE,一个由德国海登堡马克斯普朗克研究所物理学家德杨·约达诺夫(Deyan Yordanov)领衔的研究组正在对镉离子发出的紫外辐射光谱开展研究,其原子核的形状会对这一现象的结果产生轻微影响。