Praktisk placering af en nær-tærskel proton-emitterende resonans i bor-11

Polske videnskabsmænd, der arbejder i Polen, Frankrig og USA forklarede det mystiske β-forsinkede protonhenfald af neutronhaloens grundtilstand ¹¹ Være. Undersøgelser inden for SMEC-modellen tyder på eksistensen af ​​kollektiv resonans, bærer mange karakteristika af en nærliggende proton-henfaldskanal, hvilket forklarer dette forvirrende forfald. Det blev hævdet, at forekomsten af ​​sådanne nær-tærskel resonanstilstande er et generisk fænomen i ethvert åbent kvantesystem, hvor bundne og ubundne tilstande blandes stærkt.

Nuklear clustering er et af de mest forvirrende fænomener i subatomær fysik. Talrige eksempler på sådanne strukturer omfatter grundtilstanden af ¹¹ Li-kerne med en halo af to neutroner eller den berømte Hoyle-resonans ved ¹² C, som spiller en afgørende rolle i syntesen af ​​tungere grundstoffer i stjerner. Smalle resonanser nær tærsklen er fundamentale under astrofysiske forhold, hvor de fleste reaktioner sker ved meget lave energier. For disse stater, partikelemissionskanaler kan effektivt konkurrere med andre typer henfald, såsom fotonemissioner. Den udbredte tilstedeværelse af snævre resonanser nær partikelemissionstærsklen antyder, at dette er et universelt fænomen i åbne kvantesystemer, hvor bundne og ubundne tilstande stærkt blandes, resulterer i fremkomsten af ​​en kollektiv tilstand med funktionerne i en nærliggende henfaldskanal.

I et nyligt offentliggjort papir i Fysisk gennemgangsbreve , fysikere fra IFJ PAN i Krakow (Polen), GANIL i Caen (Frankrig) og FRIB Facility (USA) gav en forklaring på protonemission forsinket af ß-henfald fra den svagt bundne grundtilstand af ¹¹ Vær kerne. I den første fase af denne gådefulde, to-trins proces, neutronen i grundtilstanden af ¹¹ Vær med halostrukturen henfalder til elektron, anti-neutrino og proton, forårsager transformation af ¹¹ Vær grundtilstand ind i resonansen i ¹¹ B. I anden fase, en proton udsendes fra denne resonans (se vedlagte diagram) til ¹⁰ Vær stat. Muligheden for en sådan halo-henfaldsproces i ¹¹ Be er blevet forklaret med eksistensen af ​​resonans i ¹¹ B med 1/2+ total vinkelmomentum og paritet, som ligner mange funktioner i en nærliggende protonemissionskanal. Nærheden af ​​proton- og tritium-emissionstærskler ind ¹¹ B antyder, at denne resonans også kan indeholde en blanding af tritiumklyngekonfigurationen.

"Undersøgelsen blev udført baseret på skalmodellen indlejret i kontinuummet (SMEC). Målingen af ​​statskollektivisering nær tærsklen for partikelemissioner (nukleon, Deuteron, α partikel, osv.) er korrelationsenergien, som beregnes for hver egentilstand af SMEC. Konkurrerende effekter bestemmer excitationsenergien ved maksimal kollektivisering:kobling til henfaldskanaler og Coulomb- og centrifugalbarriererne. For højere vinkelmomentværdier (L> 1) og/eller til kobling til emissionskanalen for ladede partikler, korrelationsenergiens ekstremum er over tærskelenergien for denne kanal, " forklarer prof. Jacek Okolowicz fra Institut for Nuklear Fysik ved det polske videnskabsakademi.

I det seneste eksperimentelle arbejde fra gruppen ved Michigan State University, protonemission blev observeret i ¹¹ B fra en tilstand med en samlet vinkelmomentum på 1/2+ eller 3/2+, energien på 11.425(20) MeV og en bredde på 12(5) keV, som er befolket i ß- henfald af ¹¹ Vær grundtilstand. Resonansen kl ¹¹ B foreslået i dette eksperiment er 197(20) keV over tærsklen for protonemission og 29(20) keV under tærsklen for neutronemission.

Teoretiske undersøgelser, der anvender SMEC-modellen, inkluderer den effektive nukleon-nukleon-interaktion i diskrete tilstande af skalmodellen, og Wigner-Bartlett-interaktionen, der beskriver koblingen mellem nukleoner i diskrete bundne tilstande og kontinuumtilstande. Beregningerne blev foretaget for Jπ =1/2+ og 3/2+ tilstande i ¹¹ B for at bestemme det mest sandsynlige vinkelmomentum for den foreslåede resonans. Skalmodeltilstandene blandes via kobling med en proton og neutronreaktionskanaler. Kollektivisering af bølgefunktionen blev kun fundet for den tredje exciterede 1/2+ tilstand, hvor den maksimale korrelationsenergi ligger 142 keV over protonemissionstærsklen. Derfor, det blev konkluderet, at resonansen i ¹¹ B, mægler i forfaldet af grundtilstanden af ¹¹ Være, skal have et samlet vinkelmoment og paritet Jπ =1/2+.

Den smalle 5/2+ resonans ved 11.600(20) MeV, som ligger lidt over neutronemissionstærsklen og nedbrydes ved emissionen af ​​neutronen eller α-partiklen, har en væsentlig effekt på værdien af ¹⁰ B neutronfangst tværsnit. Dette enorme tværsnit antyder, at 5/2+ resonansbølgefunktionen er stærkt modificeret ved kobling til en nærliggende neutronemissionskanal. Ja, i SMEC-modelberegningerne, der er en sjette 5/2+ tilstand nær neutronemissionstærsklen, som kobler stærkt i L=2 partialbølgen til kanalen [10B(3+) + n]5/2+. Den teoretisk bestemte maksimale kollektivisering for denne tilstand er 113 keV over neutronemissionstærsklen og tæt på den eksperimentelle energi i 5/2+ tilstanden.

"Vi undersøgte det gådefulde tilfælde af β-p+ henfald af ¹¹ Vær med en neutronhalo. Analyse udført inden for SMEC-modellen bekræfter eksistensen af ​​kollektiv resonans i ¹¹ B nær protonemissionstærsklen og favoriserer tildeling af Jπ =1/2+ kvantetal. Bølgefunktionen af ​​denne resonans ligner en nærliggende protonemissionskanal. Det betyder, at i denne proces kan β-henfald tolkes som næsten-frit henfald af en neutron fra ¹¹ Vær glorie til resonans i ¹¹ B, hvor en enkelt proton er koblet med ¹⁰ Vær kerne. Ligheden mellem Jπ =1/2+ resonans til kanalen [ ¹⁰ Be + p] forklarer også den store spektroskopiske faktor for protonhenfald og den meget lille partielle bredde af α-henfaldet af denne tilstand. Imidlertid, egenskaberne for den nærliggende Jπ =3/2+ tilstand, som hovedsageligt henfalder ved emission af α-partiklen, kan forklares med den fjerde 3/2+ tilstand af SMEC modellen. Denne tilstand kobler dårligt til emissionskanalerne for en neutron eller proton. Over neutronemissionstærsklen [ ¹⁰ B + n] er en 5/2+ resonans, hvilket er afgørende for ¹⁰ B neutronfangst. Bølgefunktionen af ​​den sjette 5/2+ tilstand af SMEC-modellen viser meget stærk kollektivisering nær tærsklen for neutronemission, hvilket er forklaringen på det enorme observerede tværsnit for neutronfangst ved ¹⁰ B, " siger prof. Okolowicz.

Årsagen til fremkomsten af ​​en kollektiv proton (neutron) resonans omkring proton (neutron) emissionstærsklen er L=0 (L=2) koblingen med proton (neutron) spredningstilstandsrummet. I denne forbindelse det ¹¹ B-tilfældet følger andre glimrende eksempler på tærskeltilstande i ¹² C, ¹¹ Li, eller ¹⁵ F. I fremtiden, eksperimentelle undersøgelser af ¹⁰ Vær (p, p) ¹⁰ En reaktion vil være nødvendig for at forstå arten af ​​protonresonans ved 11.425 MeV. For bedre at finde ud af arten af ​​neutronreaktionskanalen og tilstødende neutronresonanser, ¹⁰ B(d, p) ¹¹ Reaktioner skal undersøges. Udover, en omfattende eksperimentel og teoretisk analyse vil være påkrævet for at bestemme forgreningsforholdet for β-p+ kanalen, da den aktuelt foreslåede eksperimentelle værdi er større med en faktor på 2 end forudsigelserne af SMEC-modellen. Fremtidige teoretiske undersøgelser bør også forklare virkningen af ​​L=0 virtuel neutrontilstand på reaktionskanalen [ ¹⁰ B + n].