En enkelt proton kan gøre en verden til forskel

Forskere fra RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science og samarbejdspartnere har vist, at at slå en enkelt proton ud fra en fluorkerne-omdanne den til en neutronrig isotop af ilt-kan have stor indflydelse på kernens tilstand. Dette arbejde kan hjælpe med at forklare et fænomen, der kaldes iltneutron -driplineanomali.

Neutron -driplinen er et punkt, hvor tilføjelse af en enkelt neutron til en kerne vil føre til, at den straks drypper en neutron, og dette sætter en grænse for, hvor neutronrig en kerne kan være. Dette er vigtigt for at forstå neutronrige miljøer såsom supernovaer og neutronstjerner, da kerner ved driplinen ofte vil undergå beta-henfald, hvor en proton omdannes til en neutron, driver det op i det periodiske system.

Hvad der var dårligt forstået er, hvorfor driplinen for ilt, med 8 protoner, er 16 neutroner, mens fluor, med kun en ekstra proton, er 22 neutroner, et meget større antal. For at prøve at forstå hvorfor, forskergruppen brugte RI Beam Factory, drives af RIKEN og University of Tokyo, at skabe en eksotisk kerne, fluor 25, som har 9 protoner og 16 neutroner. De 16 neutroner og 8 af protonerne danner en komplet skal, gør det til en 'dobbelt magisk' kerne, der er særlig stabil, og den ene ekstra proton - kendt som en "valensproton" - eksisterer uden for denne kerne. Strålen blev derefter kollideret med et mål for at slå protonen ud, efterlader ilt 24, og SHARAQ -spektrometeret blev brugt til at analysere den resulterende kerne.

Forskerne analyserede det, der er kendt som den 'spektroskopiske faktor, 'som bruges til at måle virkningerne af interaktioner mellem nukleoner i en kerne på individuelle partikler.

Konventionel visdom ville være, at ved at slå protoner ud ville forlade kernen - ilt 24 - i den laveste energitilstand, der kaldes grundtilstanden. Imidlertid, eksperimentet fandt ud af, at dette ikke var sandt, og at oxygenet 24 i kernen af ​​fluorisotopen for det meste eksisterede i spændte tilstande, der var ganske forskellige fra oxygen 24 selv.

Ifølge Tsz Leung Tang, undersøgelsens hovedforfatter, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , "Dette er et ganske spændende resultat, og det fortæller os, at tilføjelsen af ​​en enkelt valensproton til en kernekerne - en dobbelt magisk i dette tilfælde - kan have en betydelig effekt på kernens tilstand. Beregninger viste, at kendte interaktioner, herunder tensorkraftseffekter, var utilstrækkelige til at forklare dette resultat. Vi planlægger at udføre yderligere eksperimenter for at bestemme den mekanisme, der er ansvarlig for forlængelsen af ​​driplinen i fluor. "