Griber magisk dåse i halen

Atomkerner har kun to ingredienser, protoner og neutroner, men det relative antal af disse ingredienser gør en radikal forskel i deres egenskaber. Visse konfigurationer af protoner og neutroner, med "magiske tal" af protoner eller neutroner arrangeret i fyldte skaller inde i kernen, er stærkere bundet end andre. De sjældne kerner med komplette proton- og neutronskaller, som kaldes dobbelt magi, udviser særlig forbedret bindingsenergi og er fremragende testcases til undersøgelser af nukleare egenskaber.

I et blad netop offentliggjort i Naturfysik , Maxime Mougeot fra CERN og kolleger beskriver teoretiske beregninger og eksperimentelle resultater fra CERNs ISOLDE-anlæg, der kaster nyt lys over en af ​​de mest ikoniske dobbeltmagiske kerner:tin-100.

Med 50 protoner og 50 neutroner, tin-100 er af særlig interesse for undersøgelser af nukleare egenskaber, fordi ud over at være dobbelt magi, det er den tungeste kerne, der omfatter lige mange protoner og neutroner - en egenskab, der giver den et af de stærkeste beta-henfald, hvor en positron (antipartikel af en elektron) udsendes for at producere en datterkerne.

Undersøgelser af beta-henfald af tin-100 lider under vanskeligheder med at producere det. I øvrigt, de to seneste sådanne undersøgelser, på RIKEN i Japan af Lubos og kolleger og hos GSI i Tyskland af Hinke og kolleger, give forskellige værdier for den energi, der frigives i henfaldet, resulterer i uoverensstemmende værdier for massen af ​​tin-100.

Den seneste udvikling på ISOLDE-anlægget har muliggjort produktion af de nærliggende kerner indium-101, indium-100 og indium-99, blot en proton under tin-100. I deres nye undersøgelse, Mougeot og kolleger brugte al den eksperimentelle bevæbning af anlæggets ISOLTRAP-opsætning til at måle masserne af disse nye medlemmer af ISOLDE-familien, især massen af ​​indium-100.

"Massen af ​​tin-100 kan afledes fra massen af ​​indium-100 og den energi, der frigives i beta-henfaldet af tin-100 til indium-100, " siger Mougeot, "Så vores indium-100 massemåling greb denne ikoniske dobbeltmagiske kerne i halen."

ISOLTRAP-massemålingen af ​​indium-100 er halvfems gange mere præcis end den foregående, forstørrer uoverensstemmelsen i værdierne af tin-100-massen udledt fra de seneste beta-henfaldsundersøgelser.

Forskerne lavede derefter sammenligninger mellem de målte masser af indiumkernerne og nye sofistikerede "ab initio" teoretiske beregninger, der forsøger at beskrive kerner ud fra de første principper. Disse sammenligninger favoriserer beta-henfaldsenergiresultatet hos Hinke og kolleger frem for Lubos og kollegers. I øvrigt, de viser fremragende overensstemmelse mellem målingerne og beregningerne, giver forskerne stor tillid til, at beregningerne fanger den indviklede kernefysik af tin-100 og dets indium-naboer.