Featherweight oxygen discovery åbner vindue om nuklear symmetri

Forskere ved Washington University i St. Louis har opdaget og karakteriseret en ny form for ilt kaldet "fjervægt oxygen"-den letteste version nogensinde af det velkendte kemiske element oxygen, med kun tre neutroner til sine otte protoner.

Oxygen er et af de mest udbredte elementer i solsystemet, men oxygen-11 kan kun produceres i et laboratorium. Det henfalder umiddelbart efter dets oprettelse ved at udsende to protoner, og det kan udelukkende observeres ved påvisning af dets forfaldsprodukter. To-proton henfald er den senest opdagede atomkemisk henfaldskanal.

"Hvad der er mest interessant for atomfysisk samfund, imidlertid, er, at oxygen-11 er atomspejlet for lithium-11, en meget velstuderet tung isotop af lithium, "sagde Tyler Webb, en ph.d. kandidat i fysik i kunst og videnskab ved Washington University, der arbejder med Robert J. Charity, forskningsprofessor i kemi i kunst og videnskab, og Lee G. Sobotka, professor i kemi og fysik. Webb er den første forfatter til et nyt papir om opdagelsen i Fysisk gennemgangsbreve .

I atomfysik, kerner siges at være spejle, når den ene har et bestemt antal neutroner og protoner, og den anden har en omvendt mængde, såsom 3:8-forholdet mellem neutroner og protoner i oxygen-11 sammenlignet med forholdet 8:3 i lithium-11.

"Når man taler om spejlkerner, vi forventer, at en slags symmetri holder, "Webb sagde." Egenskaberne for en kerne og dens spejl skal være ens:Kvantetilstande bør være nogenlunde tæt i energi i forhold til kerneens grundtilstand, og bølgefunktionerne i disse tilstande bør være ens. "

Denne symmetri kan strækkes eller knækkes, imidlertid. Forskere kan sammenligne den faktiske struktur af spejlkerner med deres forventede struktur for at lære mere om denne vigtige symmetri af atomkerner, de ting, der sammensætter det synlige stof i universet.

I dette tilfælde, forskerne er mest begejstrede for at sammenligne lithium-11, som de ved har to meget løst bundne neutroner i en "glorie", der kredser om kernen, til oxygen-11, som har to ubundne protoner.

Washington University-forskerne samlede beviser for ilt-11 sammen i et eksperiment udført på National Superconducting Cyclotron Laboratory på campus ved Michigan State University. The Physical Review Letters -papiret skitserer både eksperimentet og de understøttende beregninger foretaget af teoretiske atomfysikere Witold "Witek" Nazarewicz og Simin Wang fra Michigan State University. Forskere fra University of Connecticut og Western Michigan University deltog også i samarbejdet.