Den femte kvartet:Spændt neonfund kan afsløre stjernekvaliteter

Forskere fra Institut for Fysik og Forskningscenter for Kernefysik (RCNP) ved Osaka University, i samarbejde med Kyoto University, brugte alpha-partikel uelastisk spredning for at vise, at den teoretiserede "5α kondenserede tilstand" findes i neon-20. Dette arbejde kan hjælpe os med at få en bedre forståelse af lavdensitetsnukleon-mangekropssystemer.

Alle grundstoffer ud over brint og helium skal have været smeltet inde i atomovnen i en stjerne. Udbyttet under disse reaktioner af carbon-12, som har seks protoner og seks neutroner, øges med en usædvanlig finurlighed ved, at 12 er delelig med 4. Det betyder, at givet lidt ekstra energi, nukleoner i kulstof kan danne tre alfapartikler, bestående af to protoner og to neutroner hver, og disse alfapartikler kan kondenseres til den laveste energibane i carbon-12. Eksistensen af ​​en alfakondenseret tilstand i tungere isotoper med atomvægte, der kan deles med fire, såsom neon-20, er blevet teoretiseret, men forblev usikker. Disse fortættede stater ville give et unikt vindue ind i atomfysikkens verden. Dette skyldes, at tætheden af ​​de fleste normale kerner ligner hinanden meget, mens den alfakondenserede tilstand ville være et eksempel på et lavdensitets mangekroppssystem. At måle egenskaberne af protoner og neutroner i en sådan fortyndet tilstand ville være meget nyttigt for at forstå arten af ​​lavdensitets nukleart stof, der findes på overfladen af ​​neutronstjerner.

Nu, et team af forskere under ledelse af Osaka University har fremlagt eksperimentelle beviser for, at disse ophidsede tilstande eksisterer i neon-20. Ved at affyre alfapartikler mod en neongas, de observerede, at henfaldsprodukterne indikerede eksistensen af ​​specifikke energitilstande i den oprindelige kerne. Disse matchede meget godt med forudsigelser om 5α -kondenseret tilstand, hvor de 10 protoner og 10 neutroner er grupperet i fem alfa-partikler i den laveste energibane.

"Vi var i stand til at opnå så præcise resultater, fordi vi var i stand til at måle forfaldspartiklerne fra den ophidsede tilstand, "forklarer første forfatter Satoshi Adachi." Vi udviklede et isotopisk beriget neon-20 gasmålsystem med et ultratyndt gasforseglingsvindue fremstillet af SiNx. Vi fandt, at det var afgørende at måle uelastisk spredte alfa -partikler i meget fremadgående vinkler inklusive 0 grader, hvor den alfakondenserede tilstand selektivt blev ophidset. Denne måling var meget vanskelig, men en stråle af høj kvalitet leveret af de velindstillede cyklotroner ved RCNP gjorde det muligt for os at udføre den. "Disse teknikker gjorde det muligt for forskerne at foretage en detaljeret sammenligning mellem de statistiske henfaldsmodelberegninger og eksperimentet.

"Vi forventer, at denne forskning vil fremskynde fremskridt i vores forståelse af ekstreme miljøer, som overfladen af ​​en neutronstjerne, "siger seniorforfatter Takahiro Kawabata. Værket kan også udvides til endnu tungere isotoper, der følger mønsteret" delbart med fire ".