Az atommagok vizsgálata során már igen korán, az 1930-as években felismerték, hogy bizonyos proton- illetve neutronszámoknak kitüntetett jelentősége van az atommagok szerkezetében. A 2, 8, 20, 28, 50, 82, … neutront és/vagy protont tartalmazó elemek gyakoribbak, mint a környezetükben levő más elemek. A β-stabilitási völgy közelében ezek az atommagok igen nehezen gerjeszthetők, különösen stabil szerkezettel és gömbölyű alakkal rendelkeznek. Ezeket a különleges számokat Wigner Jenő nevezte el mágikus számoknak, mivel kötési energiáik az atommag első modelljével, a folyadékcsepp modellel nem voltak értelmezhetőek.
Az elmúlt évtizedben többek között az Atomki kutatói által végzett kísérletek egyértelműen bizonyítják, hogy a stabilitási sáv közelében megszokott számok elveszítik mágikusságukat és helyettük új mágikus számok keletkeznek a nukleon-elhullatási vonalak közelében. A neutron-elhullatási vonal közelében megszűnik az N=8, és analóg módon a proton-elhullatási vonalon túl a Z=8 héjzáródás. Extrém, 2:1 neutron/proton-aránynál eltűnik az N=20 héjköz és helyette létrejön előbb az N=14, majd az N=16 alhéjzáródás. Az N=2Z vonal közelében elmosódik az N=28 héjzáródás is a 42Si-ban. A magszerkezet-kutatás egyik kulcskérdése, hogy mennyire stabilak a nagyobb mágikus számok. A következő mágikus szám az 50, melynek stabilitása a neutrongazdag oldalon a 78Ni, protongazdag oldalon a 100Sn kétszer mágikusnak várt magok szerkezetét érinti leginkább.
A 78Ni körüli atommagok szerkezetére vonatkozó kutatásainkat a világ vezető radioaktív ionnyalábgyárában – ahol a különleges izotópok választéka a legszélesebb és intenzitásuk a legnagyobb – Japánban a RIKEN-ben végeztük egy nemzetközi kutatócsoport részeként. 238U hasításával állítottunk elő 79Cu és 80Zn magokat, amiket folyékony hidrogén céltárgyra vezettünk. A hidrogénen lezajló (p,2p) és (p,3p) reakciókban állítottuk elő a 78Ni gerjesztett állapotait. A gerjesztett állapotok bomlásából származó gamma-sugárzásokból származtattuk a mag gerjesztett állapotainak energiáit. A 78Ni atommag első gerjesztett állapotának az energiája 2.6 MeV-nek adódott, ami azt mutatja, hogy a 78Ni még kétszer mágikus, az N=50 héjzáródás Z=28-nál megmaradt. A fenti ökölszabály szerint a 74Cr-nál várható, hogy alapállapotában már nem érződik az N=50 mágikus szám hatása. A 74Cr deformált alapállapotával analóg állapotot is sikerült azonosítani a 78Ni-ben 2.9 MeV-es gerjesztési energiánál.
Az elért eredményekről a Nature-ben számoltunk be.
English
