Forskere rapporterer bemærkelsesværdig forbedring af α-partikelklynger i uranisotoper

Det er altid spændende at finde nye isotoper med ekstreme neutron-/protontal inden for atomfysisk forskning. I området med tunge kerner, α-henfald er en af ​​de gennemgående henfaldsmåder og spiller en væsentlig rolle i søgen efter nye isotoper. Imidlertid, selv efter omkring et århundrede med at studere α-henfald, forskere kan stadig ikke helt beskrive, hvordan α-partiklen dannes på overfladen af ​​kernen før dens emission.

I α-henfaldsprocessen, a-partiklen kan ikke kun betragtes som to protoner plus to neutroner, men også som to proton-neutronpar. Selvom tidligere undersøgelser har vist betydningen af ​​parringskræfterne mellem de identiske nukleoner, det er stadig uklart, om de stærke proton-neutron-interaktioner har indflydelse på α-henfald egenskaber, især i den tunge atomregion.

Udgivet i Fysisk gennemgangsbreve som et redaktionsforslag den 14. april, en undersøgelse har rapporteret observation af ²¹⁴ U, en ny uran (U) isotop, og har for første gang afsløret den unormale forbedring af α-partikelklynger i uranisotoper.

Undersøgelsen blev ledet af forskere ved Institute of Modern Physics (IMP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS). Forskere udførte eksperimenterne ved den gasfyldte rekylseparator, Spektrometer til tunge atomer og nuklear struktur (SHANS), ved Heavy Ion Research Facility i Lanzhou (HIRFL), Kina.

Ved at anvende SHANS-separatoren og rekyl-α-korrelationsmetoden, forskerne opdagede den nye isotop ²¹⁴ U, og målte nøjagtigt α-henfald egenskaber af ^{214, 216, 218} U.

Det er velkendt, at interaktionen mellem valensprotoner og neutroner, der indtager kredsløb med samme antal noder og orbitale vinkelmomenter, fører til mange eksotiske ændringer af lukkede skaller. "Kernerne nær det magiske neutronnummer N =126 giver et ideelt sted at undersøge, hvordan ændringer i nuklear struktur påvirker α-henfald egenskaber, "sagde Zhang Zhiyuan, en forsker ved IMP.

Forskerne udtrak α-henfald reducerede bredder, der er relateret til sandsynligheden for α-partikeldannelse, for de jævne polonium-plutoniumkerner nær N =126 skallukning, og diskuterede deres systematiske tendenser med hensyn til N _s N _n ordning.

Ved at kombinere de eksperimentelle data, "adfærden i N <126-regionen indikerer, at den stærke proton-neutron-interaktion spiller en afgørende rolle i α-henfald, "sagde Zhang.

I mellemtiden, det er bemærkelsesværdigt, at de reducerede bredder af ^{214, 216} U studeret i dette arbejde forstærkes bemærkelsesværdigt med en faktor to i forhold til den systematiske trend for N <126 kerner i N _s N _n ordning.

Dette fænomen kan skyldes den stærke monopolinteraktion mellem valens 1 f _7/2 protoner og 1 f _5/2 neutroner kombineret med øget belægning af 1 f _7/2 protonbane, hvilket blev bekræftet af de store skalmodelleberegninger.

Resultaterne bryder ny jord i en underudforsket del af nukliddiagrammet, hvor a-partiklen er præformet med større sandsynlighed og udsendes med en hurtigere henfaldshastighed.

"Som en mulig forhåndsvisning af fremtidige undersøgelser i denne region, det forventes, at denne effekt kan blive endnu stærkere i plutoniumisotoperne. Dermed, det er ekstremt spændende at udvide forfaldsbreddens systematik til kerner med højere Z, "foreslår undersøgelsen.