Findes der alfapartikelkondensater i iltkerner?

Kerner i deres laveste energitilstande (grundtilstand) består af neutroner og protoner. To protoner og to neutroner i en kerne kan klynge sig sammen for at danne alfapartikler. Når kernen får næsten nok energi til at gå i opløsning i alfapartikler, alfapartiklerne kan indrette sig i det lavest mulige kvanteenerginiveau, danner et Bose-Einstein-kondensat. Eksempler er grundtilstanden for beryllium-8 og den berømte carbon-12 "Hoyle" -tilstand, opkaldt efter Fred Hoyle, der først postulerede dets eksistens for at forklare produktionen af ​​kulstof i stjerner. Kunne analoge tilstande eksistere i andre isotoper som oxygen-16 og neon-20? Nukleare forskere ved Texas A&M University indikerede, at en tilstand, der er analog med Hoyle-staten, findes i oxygen-16.

Eksistensen af ​​Hoyle-staten i carbon-12 er meget vigtig. Faktisk, det er takket være denne tilstand, at carbon-12, nøgleelementet for livet, som vi kender det, kunne dannes i det tidlige univers. Carbon-12 Hoyle-tilstanden har også særegne egenskaber. Disse træk kan forklares ved at beskrive kulstof som en fortyndet gas af alfapartikler, hvilket indebærer eksistensen af ​​en ny tilstand af nukleart stof analogt med det velkendte Bose-Einstein-kondensat for molekyler. At finde tilstande, der er analoge med carbon-12 Hoyle-tilstanden i tungere kerner, viser, at Hoyle-tilstanden ikke er en heldig forekomst i carbon-12. Hellere, det er en tilstand af nukleart stof, der kan findes i andre kerner under lignende forhold.

Identifikation og undersøgelse af tilstande, der er analoge med Hoyle -tilstanden i tungere kerner, kan give en test for eksistensen af ​​alfakondensater i nukleart stof. På Cyclotron Institute of Texas A&M University, forskere studerede reaktionen mellem neon-20 og alfa-partikler ved hjælp af et tykt helium-mål og en neon-20-stråle. Teamet justerede trykket af heliumgassen for at stoppe strålen, før detektorerne blev placeret for enden af ​​forsøgskammeret. Når strålen bevæger sig i kammeret, den mister gradvist energi, så systemer med forskellig excitationsenergi kan dannes på forskellige positioner inde i gassen. Teamet opdagede begivenheder, der producerede en, to, tre, og op til fire alfapartikler under forsøget. Detektorerne placeret ved enden af ​​kammeret målte energierne og positionerne for de indkommende partikler samt adskilte alfa -partikler fra andre reaktionsprodukter. Analysen af ​​data fra hændelser, der producerede tre alfapartikler, tillod teamet at identificere Hoyle-tilstanden i carbon-12. Forfaldet af denne tilstand i tre alfapartikler var i overensstemmelse med andre data i litteraturen. Selvom statistikken over hændelser med fire alfapartikler var lav, teamet kunne identificere en struktur på omkring 15,2 MeV, der kunne svare til en tilstand, der var analog med Hoyle-tilstanden i oxygen-16. Tidligere har forskere observerede denne tilstand, men de observerede ikke dets forfald til fire alfapartikler, bekræfter alfa-klynge karakteren af ​​denne tilstand. Yderligere analyse af henfaldsstien viser, at henfaldet i fire alfapartikler forløber med lige stor sandsynlighed gennem emission af to beryllium-8 i grundtilstandene eller gennem emission af en alfapartikel og et carbon-12 i Hoyle-tilstand.