Nærtærskelresonans hjælper med at forklare en kontroversiel måling af eksotisk henfald i beryllium-11

Det meste af massen i hverdagsstof omkring os findes i protoner og neutroner inde i atomkernen. Levetiden for en fri neutron - en ikke bundet til en kerne - er imidlertid ustabil og henfalder af en proces kaldet beta-henfald. For neutroner involverer beta-henfald emission af en proton, en elektron og en anti-neutrino. Beta-henfald er en almindelig proces.

Forskere har dog nogle betydelige usikkerheder om neutronens levetid og om neutronen, der henfalder inde i en kerne, der fører til en protonemission. Dette kaldes beta-forsinket protonemission. Der er kun få neutronrige kerner, for hvilke beta-forsinket protonemission er energetisk tilladt. Den radioaktive kerne beryllium-11 ( ¹¹ Be), en isotop, der består af 4 protoner og 7 neutroner, med sin sidste neutron meget svagt bundet, er blandt de sjældne tilfælde. Forskere har for nylig observeret en overraskende stor beta-forsinket protonnedbrydningshastighed for ¹¹ Være. Deres arbejde er udgivet i Physical Review Letters .

Opdagelsen af ​​en eksotisk nær-tærskel-resonans, der favoriserer protonhenfald, er en nøgle til at forklare det beta-forsinkede protonhenfald af ¹¹ Være. Opdagelsen er også en bemærkelsesværdig og ikke fuldt forstået manifestation af kvante-mangelegemefysik. Mange-kropsfysik involverer interagerende subatomære partikler. Mens forskere måske kender den fysik, der gælder for hver partikel, kan hele systemet være for komplekst til at forstå.

Observationen af ​​en nær-tærskel resonans i ¹¹ B er nøglen til at forklare den store værdi af det beta-forsinkede protonhenfald af ¹¹ Være. Resultaterne peger på en to-trins proces og væk fra mere eksotiske forklaringer såsom en henfaldskanal for mørkt stof. At forstå denne tilstand hjælper videnskabsmænd med at indsnævre teorier om ustabile nukleare systemer. Det rejser også spørgsmål om arten af ​​denne henfaldsproces, herunder fysik ud over standardmodellen.

Siden ¹¹ Be er en radioaktiv neutronrige kerner, kernefysikere forventede ikke, at den ville henfalde via protonradioaktivitet. Den store værdi observeret for det beta-forsinkede protonhenfald i ¹¹ Bliv tilskyndet til spekulationer om arten af ​​forfaldet, herunder eksotiske processer uden for standardmodellen. En alternativ forklaring krævede eksistensen af ​​en uobserveret, meget snæver resonans i ¹¹ B.

Fysikere ved John D. Fox Accelerator Laboratory ved Florida State University ved hjælp af en radioaktiv ¹⁰ Vær stråle i en måling af ¹⁰ Be(d,n)-reaktion, observerede en smal proton-henfaldende resonans i ¹¹ B. Dette resultat understøtter bevis for, at det beta-forsinkede protonhenfald af ¹¹ Be er faktisk en sekventiel to-trins proces, hvor en næsten-tærskel resonans i ¹¹ B befolkes først i et beta-henfald med en efterfølgende protonemission. Placeringen af ​​resonansen og dens henfaldsegenskaber er et unikt tilfælde, der fremhæver kompleks kvante-mangelegemefysik af ustabile systemer. + Udforsk yderligere

Forskere observerer eksotiske radioaktive henfaldsprocesser