Fysikere ser nuklear slingre i én isotop af guld

Kerner kan være runde, som en fodbold, eller aflang, som en fodbold. Andre er lidt aflange, men misformede, som en kartoffel. En af de eneste to måder at observere den tredje form på, sjældent stødt på, er, når kernen slingrer som en skæv top.

Forskere havde tidligere set disse sjældne treaksede kerner slingre på deres kortere, tværgående akser. Men forskere og samarbejdspartnere fra University of Notre Dame opdagede for nylig, at kernerne også slingrer på deres mellemakser. Deres forskning, "Længdegående slingrende bevægelse ind ¹⁸⁷ Au, "blev offentliggjort for nylig i det førende fysiktidsskrift, Fysisk gennemgangsbreve .

Arbejdet tog fire til fem dage at fuldføre, når holdet samledes på Argonne National Laboratory, i Illinois. Notre Dame fysik kandidatstuderende, Nirupama Sensharma, hvem var den første forfatter på avisen, brugt omkring et år på at analysere dataene. Hendes arbejde blev fremhævet for nylig i Natur .

Sensharma arbejdede med Umesh Garg, professor ved Institut for Fysik, at udvikle et eksperiment med en isotop af guld for at finde ud af, om kernen slingrede som forudsagt i en teoretisk model udviklet af Stefan Frauendorf, også professor ved Institut for Fysik. Frauendorf havde antaget, at triaksiale kerner ville have to forskellige typer af slingrende bevægelse.

Grundforskningen, som Garg sagde ikke har en øjeblikkelig anvendelse til teknologi, blev valgt som redaktørudvalg i tidsskriftet. Det blev også fremhævet som en synopsis i fysik, onlinemagasinet fra American Physical Society. Papirer udvalgt til dækning skal omfatte et eksperimentelt gennembrud, eller give en teori med et nyt perspektiv, blandt andre kriterier.

"Hvor dens betydning ligger, er at bekræfte den forudsigende kraft af den underliggende teoretiske ramme, skabe mere tillid til andre forudsigelser om kernefysik, " sagde Garg. "Dette, blandt andet, kan hjælpe os med at forstå, hvordan forskellige processer sker i stjernemiljøer, og hvor tunge elementer, som guld, er dannet i universet."

I 2016 foreslog Frauendorf et eksperiment på en guldkerne efter at have forudsagt, at slingren skulle eksistere.

"Professor Gargs gruppe skabte et fremragende eksperiment for at måle fordelingen af ​​stråling, Frauendorf sagde, bemærker, at eksperimentet validerede hans forudsigelse.

Arbejdet, finansieret af det amerikanske energiministerium, blev færdiggjort på Argonne National Laboratory inde i et instrument kaldet Gammasphere. Gammasfæren er verdens mest kraftfulde gammastrålespektrometer, og indsamler gammastråledata efter sammensmeltningen af ​​tunge ioner. Inde i Gammasfæren, en stråle af ioner og målkernen kombineres for at skabe en meget tungere, stærkt ophidset kerne, der afgiver gammastråler. Ved at observere gammastrålernes mønster og egenskaber, forskere kan opdage kernens struktur - og en vaklende kerne har en meget specifik struktur.

I første omgang, Garg og hans samarbejdspartnere planlagde at lede efter vaklen i 189Au, men endte ved et uheld med at befolke en anden isotop af guld, 187Au, stærkere. Fejlen var en serendipital en.

"Den havde ret, det viser sig, " sagde Garg. "Men det er sådan videnskaben går; hvis vi havde udført eksperimentet nøjagtigt som planlagt, Jeg ville nok være kommet tilbage og sagt, det virker ikke som det, vi leder efter."