Protonspredning afslører hemmelighederne bag stærkt korrelerede proton-neutron-par i atomkerner

Den nukleare kraft, der holder protoner og neutroner sammen i atomernes centrum, har en ikke-central komponent - tensorkraften, hvilket afhænger af spin og relative position af de interagerende partikler.

Betydningen af ​​tensorkraften er blevet observeret i lyspartiklernes bindingsenergier, men indtil videre er deres effekt på nuklear struktur ikke blevet undersøgt på en mere direkte måde. Tidligere eksperimenter på området har vist enten evnen til at detektere de nødvendige partikler, eller den nødvendige opløsning for at undersøge denne atomkraftkomponent. Imidlertid, ingen har vist både opløsningen og evnen til at forbinde den observerede store momentumoverførsel af proton-neutron-parrene (eller nukleonparret) til nuklear struktur.

Nu, et internationalt forskningssamarbejde, herunder Osaka University, har rapporteret det første bevis på forholdet mellem stærkt korrelerede proton-neutron-par i en atomkerne induceret af tensor-interaktionerne og den nukleare struktur. Forskerne brugte et protonspredningseksperiment til at fange den stærke interaktion mellem proton-neutron-par med moderat energiopløsning af de endelige tilstande. Ved at måle den samtidige forekomst af deuteroner (partikler bestående af en proton og en neutron) og protoner, der bevæger sig i modsatte retninger, de har været i stand til at vise dominansen af ​​bestemte nukleare strukturer. Deres resultater blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

"Den adfærd, vi har opdaget, kan sammenlignes med et par skatere, der udfører et spin - en af ​​dem repræsenterer en proton, og den anden repræsenterer en neutron, " Forfatter Hooi Jin Ong forklarer. "Hvis en tredje skater (en anden proton) nærmer sig med den korrekte hastighed og opfanger neutronen, de rejser sammen i én retning, og effekten af ​​at de bevæger sig væk får den oprindelige proton til at rejse i den modsatte retning. At opdage og analysere en sådan hændelse fører til information om den nukleare struktur."

"Vores data, erhvervet på GRAF-strålelinjen ved cyklotronanlægget i Osaka, er de første til at demonstrere denne adfærd ved stor momentumoverførsel, " siger førsteforfatter Satoru Terashima. "Vi håber, at vores resultater ikke kun vil være nyttige for kernefysikere, men også til forskere, der arbejder inden for en række forskellige områder, især astrofysik."

Det forventes, at vi forbedrer vores forståelse af, hvordan neutron- og protonparringen påvirker nuklear struktur, nemlig energiniveauerne og det magiske tal (antallet af protoner og neutroner, der giver kerner betydeligt større stabilitet end andre kombinationer) vil føre til en bedre forståelse af neutronstjernernes og andre himmellegemers indre strukturer.