Beviser for en ny nuklear faseovergang kunne omskrive fysiklærebøger

Fysik lærebøger skal muligvis opdateres nu, hvor et internationalt forskerhold har fundet beviser for en uventet overgang i strukturen af ​​atomkerner.

Opdagelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve . Hovedforfatter Bo Cederwall, professor i kernefysik ved KTH Kgl. siger, at livstidsmålinger af neutronmangelfulde nuklider i en række kortlivede tungmetalisotopkæder afslørede aldrig før observeret adfærd ved de laveste energitilstande.

Cederwall siger, at mønstrene indikerer en faseovergang - dvs. hurtig ændring i stof fra en tilstand til en anden - det er uventet for denne gruppe af isotoper og uforklaret af teori.

"Opdagelser af fænomener, der går imod standardteori, er altid meget spændende og ret ualmindelige, " siger Cederwall. Forskerholdet fra KTH omfattede ph.d.-studerende Özge Aktas og Aysegul Ertoprak, Adjunkt Chong Qi, Professor emeritus Robert Liotta, postocs Hongna Liu og Maria Doncel, og gæsteforskerne Sanya Matta og Pranav Subramaniam.

"Fortsættelse med teoriudvikling og med komplementære eksperimenter kan føre til behovet for at revidere, hvad der siges om atomkerner i lærebøgerne, " siger Cederwall.

Forskningen fokuserede på exciterede tilstande i kerner beliggende tæt over grundtilstanden i energi, der er ekstremt kortlivede, i størrelsesordenen milliontedele af en milliontedel af et sekund.

"Ikke kun de stater, vi studerer, er meget kortvarige, de kerner, vi har undersøgt, er så ustabile, vanskeligt at fremstille og identificere, at meget lidt information om deres struktur er blevet målt før, " han siger.

For et år, forskergruppen analyserede flere terabyte data. Gammastråling er blevet undersøgt fra nukleare reaktioner ved partikelacceleratoranlægget ved Jyväskylä Universitet, Finland. Måleudstyret, som bruger meget rene germaniumkrystaller i sin kerne, kan identificere de sjældneste nukleare arter fra en stor baggrund af mere stabile nuklider produceret i reaktionerne.

Ud over dybdegående forståelse af, hvordan universets mindste komponenter er bygget, de metoder og detektorsystemer, som forskerholdet har udviklet, kan anvendes inden for medicin og teknologi. Diagnose og strålebehandling af kræft, teknologier til påvisning af radioaktive stoffer i miljøet, og nuklear sikkerhedskontrol mod nuklear spredning er nogle eksempler. Kernefysikgruppen på KTH arbejder også med sådanne anvendelser af sin grundforskning.

"Det er den ekstreme følsomhed af måleteknikken, der er afgørende for vores resultater. Vores stadig mere raffinerede teknologi vil tjene både nye applikationer og næste generations eksperimenter, " siger Cederwall.