پژوهشگران آلمانی موفق شدند با استفاده از فوتون‌ها ضخامت لایه‌ی نوترنی هسته‌ی اتم سرب را بدست آورده و ویژگی‌های آن را توصیف کنند.

به طور معمول لایه‌ی بیرونی هسته‌های سنگین غنی از نوترون است. فیزیک‌پیشگان ضخامت این لایه را که به «پوست نوترونی» موسوم است، از طریق پراکندگی ذرات سنگین از سطح هدف‌های هسته‌ای اندازه‌گیری می‌کنند. برای اولین بار اندازه‌گیری جدیدی با بهره‌گیری از فوتون‌ها توانسته است ویژگی‌های کاملی از این پوست را به دست دهد. نتایج این کار که در Physical Review Letters منتشر شده است، نشان می‌دهد که این پوست در اطراف هسته‌های سرب سطح مشخصی ندارد و بیشتر شبیه یک هاله‌ی کروی نرم است.

شکل‌گیری پوست نوترونی به واسطه‌ی فراتر رفتن شعاع توزیع نوترون‌ها در مقایسه با پروتون‌ها است. پیش از این توزیع پروتون‌ها با دقت به وسیله‌ی پراکندگی الکترونی اندازه‌گیری شده بود اما اندازه‌گیری توزیع نوترونی دشوار بوده است. در آزمایش‌های پیشین ضخامت پوست نوترونی از طریق بمباران هسته‌ها با پروتون‌، مزون پی و سایر ذرات سنگین تخمین زده شده است. اما در آزمایش جدید فوتون‌ها بکار گرفته شده‌اند.

فوتون‌ها در مقایسه با سایر ذرات این مزیت را دارند که می‌توانند در عمق بیشتری نفوذ کنند و بنابراین اطلاعات بیشتری از ساختار داخلی بدست دهند. پژوهشگران آلمانی MAMI باریکه‌ای فوتونی با انرژی صدها مگاالکترون‌ولت را به هدفی شامل ایزوتوپ سرب-208 شلیک کرده‌ و رخدادهایی که طی آن برخورد نوکلئون-پروتون یک پایون خنثی پدید آورده، جمع‌آوری کرده‌اند. تحلیل زاوایای گسیل پایون‌ها نشان می‌دهد پوست نوترونی 0.15 فمتومتر ضخامت دارد که با تخمین‌های اولیه تطابق خوبی دارد. مدل‌های مشخصی از ساختار هسته‌ای با ویژگی‌های جدید مشاهده شده از پوست نوترونی مطابقت دارند و ممکن است باعث حذف مدل‌هایی شوند که از این تطابق برخوردار نیستند.

منبع: Neutron Skin Turns Out to Be Soft