Фізики з університетів Техасу і Мічигану вирахували час, за який відбувається вирівнювання нейтронної щільності в системі з двох зіткнулися ядер цинку. Воно виявилося близько трьох десятих зептосекунди - це настільки малий проміжок часу, що світло за той же час встигає пролетіти відстань в сотні разів менше радіусу атома. За словами вчених, ця величина відіграє важливу роль в описі нуклеосинтезу в наднових. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє
При деяких високоенергетичних процесах може виникнути ситуація, коли одна частина ядра виявляється насиченішою нейтронами, ніж інша. Подібні асиметричні об'єкти погано вивчені. Їхня поведінка визначає динаміку і результати таких екстремальних процесів, як синтез важких ядер у спалахах наднових і утворення нових частинок при ядерних зіткненнях. Один з важливих параметрів для опису таких систем - час вирівнювання щільності нейтронів у різних ділянках ядра. Раніше були отримані лише приблизні оцінки на цю величину - близько однієї зептосекунди. Автори нової роботи змогли виміряти її експериментально.
Фізики використовували циклотрон K500, який прискорював ядра цинку-70 до енергій близько 2,4 гігаелектронвольт (у мільйон разів менше, ніж енергія ядер свинцю в БАК). Ядра на повній швидкості врізалися в нерухому тонку фольгу з цинку-70, в результаті чого відбувалося короткочасне злиття пар ядер. Через короткий проміжок часу довгий ланцюжок з ядерної матерії розпадався на два довготривалі згустки.
Кожен з них має витягнуту гантелевидну форму, причому передня частина згустку бідна нейтронами, а задня частина - навпаки - багата ними. На наступній стадії «гантеля» вирівнює щільність нейтронів і розпадається ще на два згустки. У масивному виявляється близько 12-19 протонів, в легкому - від 3 до 11 протонів.
Важливо, що після першого розриву згустки починають обертатися. Спочатку їх вісь симетрії спрямована вздовж лінії, по якій летіло народило їх ядро. Але потім «гантеля» починає відхилятися від цього положення. Поки «гантеля» обертається, відбувається перерозподіл щільності нейтронів. Як тільки воно завершується частинка розривається на два згустки. По тому, на який кут при цьому встигла повернутися гантеля (і, відповідно, під яким кутом розлетілися частинки) фізики і визначали час для встановлення рівноваги. Виявилося, воно становить приблизно 0,3 зептосекунди. порівнює обладнання, використане для дослідження, з камерою, яка знімає приблизно 1022 кадрів на секунду.
У ядрах атомів розподіл протонів і нейтронів не завжди рівномірний. Наприклад, у 2016 році міжнародний колектив фізиків довів, що в ядрі кремнію-34 (багатому нейтронами) існує протонний бульбашка - область простору, в якій щільність протонів дуже низька.
Масштаб зептосекунд - масштаб ядерних подій. Для порівняння, навіть найшвидші процеси в атомі відбуваються на часових проміжках у тисячу разів великих. Наприклад, фізики з Німеччини, Австрії та Іспанії нещодавно з'ясували, яка затримка між збудженням атома гелію фотоном і випусканням ним електрону - вона дорівнювала 7000-20000 зептосекунд.