物理學界震撼！鉛-208的形狀打破核物理基本規則

多年來，科學家們一直認為鉛-208（一種雙重魔數且高度穩定的原子核）是完美的球形。然而，一項突破性的新研究徹底顛覆了這一假設，揭示了其原子核實際上呈拉長形狀，類似於橄欖球。這項發現不僅挑戰了長期以來的核物理理論，還可能重塑我們對重元素及其在宇宙中形成的理解。

由薩裡大學核物理研究團隊領導的國際研究小組，利用先進的伽馬射線光譜儀和高速粒子碰撞技術，發現了鉛-208的量子行為與傳統理論不符。這項研究發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，該期刊以其快速發表重大基礎研究成果而聞名。

鉛-208以其作為雙重魔數核的極高穩定性而著稱，是目前已知最重的雙重魔數核。然而，這項研究使用高精度實驗技術分析其形狀後，發現其原子核並非完美的球形，而是略微拉長，形似橄欖球（橢球體）。

薩裡大學數學與物理學院的首席研究員傑克·亨德森博士解釋道：「我們結合了四項獨立的測量，使用了全球最敏感的實驗裝置，才得以進行這項具有挑戰性的觀測。結果讓我們大為驚訝，明確顯示鉛-208並非如我們所假設的那樣是球形。這直接挑戰了核理論同事的研究結果，為未來的探索開闢了令人興奮的新方向。」

研究團隊在美國伊利諾伊州的阿貢國家實驗室，使用最先進的GRETINA伽馬射線光譜儀，將鉛原子與加速至光速10%的高速粒子束進行碰撞。這些相互作用產生了鉛-208原子核激發量子態的獨特伽馬射線指紋，從而確定了其形狀。

薩裡核理論小組的理論物理學家們正在重新審視用於描述原子核的模型，因為實驗結果表明，核結構比以往認為的要複雜得多。研究的主要理論家保羅·史蒂文森教授表示：「這些高靈敏度的實驗為我們原本以為非常瞭解的領域帶來了新的啟示，並提出了理解其原因的新挑戰。一種可能性是，鉛-208原子核在實驗中被激發時的振動比我們之前假設的更不規則。我們正在進一步完善理論，以驗證這些想法是否正確。」

這項研究匯集了來自歐洲和北美頂尖核物理研究中心的專家團隊，挑戰了核物理的基本原理，並為核穩定性、天體物理學和量子力學的研究開闢了新途徑。

參考文獻：Deformation and Collectivity in Doubly Magic ²⁰⁸Pb by J. Henderson et al., 14 February 2025, Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.062502