长期以来，物理学家们认为铅-208是一种极其稳定且近乎完美的球形原子核。这种推断源于其原子核中质子和中子的“幻数”排列。然而，一项最新的研究却颠覆了这一传统认知，揭示了铅-208原子核的真实形状与预期大相径庭。

“双重魔法”原子核的奥秘

铅-208被誉为“双重魔法”原子核，这是因为它同时拥有“魔法”数量的质子（82个）和中子（126个）。在核物理学中，“魔法数”是指使原子核达到高度稳定状态的质子或中子数量。拥有“魔法数”的原子核，其核价层（原子核周围最外层的轨道）能够被完全占据，从而赋予其极强的稳定性。这种现象在惰性气体中尤为常见，这也是惰性气体性质稳定的原因。更稳定的同位素也可以通过魔法数来识别，而“双重魔法”则意味着额外的稳定性，从而抵抗核衰变。

由物理学家杰克·亨德森领导的研究团队原本期望铅-208（目前已知的最重稳定同位素）拥有一个球形且稳定的原子核。毕竟，它同时拥有82个质子和126个中子的“魔法数”。

研究人员在一篇发表于《物理评论快报》的论文中指出：“研究这种原子核对于理解双重魔法原子核的结构，乃至整个核物质图景都至关重要。”

高速轰击下的意外发现

为了探究铅-208原子核的形状，研究团队利用GRETINA伽马射线光谱仪，以高达每秒3万公里（约合每秒1.9万英里）的速度——相当于光速的十分之一——用离子轰击铅-208。这种高速轰击激发了铅-208的量子态，使其内部的亚原子粒子剧烈振动。随后，科学家们便可以通过分析这些粒子的量子态来推断原子核的形状。

然而，亨德森团队的实验结果却与预期完全相反。他们发现，原本应该是一个完美球体的原子核，实际上却呈现出某种程度的扭曲。铅-208表现出长椭球形的变形，这意味着它的两极方向被拉长（与之相对的是扁球形，即两极被压扁）。

影响深远的宇宙意义

尽管这项实验看似非常专业，但其研究成果却可能对包括宇宙在内的诸多领域产生重大影响。铅-208中的中子魔法数可能与一种涉及捕获中子并在银河系中形成约一半元素的（比铁重的元素）过程有关。

研究人员在同一篇论文中强调：“理解这种[过程]中原子核的性质对于我们理解重元素的产生至关重要。”

未解之谜与未来展望

目前，科学家们尚未完全弄清楚为何铅-208原子核的形状与预期存在如此大的偏差。即使是一个看起来是完美球体的原子核，也不是完全刚性的，因此也可能发生形变。研究人员推测，亚原子粒子在被轰击时产生的振动方式可能比他们预测的更加不规则，这可能与原子核的扭曲有关。

亨德森在一份新闻稿中表示：“这些发现直接挑战了我们核理论领域同行的研究结果，为未来的研究开辟了一条令人兴奋的道路。”

这一颠覆性的发现不仅挑战了现有的核物理理论，也为我们理解原子核的结构以及重元素的形成过程提供了新的视角。未来的研究将着重于揭示铅-208原子核扭曲变形的根本原因，并进一步探索其对宇宙中重元素形成的潜在影响。这项研究无疑将在核物理学领域掀起新的研究热潮，并有望推动我们对宇宙的认知向前迈进一大步。