Ny teknik gør det muligt for fysikere at studere interaktioner mellem neutroner inde i et atom

Udvikling af nukleare elektromagnetiske egenskaber for 9/2+ grundtilstande af 105-131In isotoper. a, b, De elektriske kvadrupolmomenter (a) og magnetiske dipolmomenter (b). Den vandrette stiplede linje angiver enkeltpartikelværdien (Schmidt-grænsen). Eksperimentelle resultater sammenlignes med teoretiske beregninger fra ab initio VS-IMSRG og DFT. Litteratur eksperimentelle værdier for 105-127In blev taget fra ref. 7. Udviklingen af disse isotopers kollektive egenskaber er illustreret i bunden af figuren:venstre, quadrupol polarisation reduceres gradvist til en enkelt-proton-hul værdi ved N = 82; højre, de magnetiske dipolmomenter nærmer sig brat værdien for et enkelt protonhul i en 132Sn-kerne ved N = 82, da den dominerende effekt ændres fra ladning til spin-fordeling. Kredit:Nature (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04818-7

Et internationalt hold af fysikere har udviklet en ny teknik, der giver forskere mulighed for at studere interaktionerne mellem neutroner inde i et atom. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Nature , beskriver gruppen deres laserspektroskopiske måleteknik og hvordan den kan bruges.

Det er næsten 100 år siden, at videnskabsmænd opdagede, at inde i hvert atom er protoner - som giver atomer deres atomnummer - såvel som neutroner. Og på trods af megen undersøgelse af subatomære partikler, ved forskerne stadig ikke, hvilke slags interaktioner der foregår inde i et atom. I denne nye indsats modificerede forskerne laserspektroskopi-målingsteknikker for at studere sådanne interaktioner.

I dette nye arbejde begyndte forskerne med at se på grundstoffer med et magisk tal - dem, der har meget stabile protoner og neutroner - og endte med at bruge indium-131, som har et magisk antal neutroner, og også et protonhul, hvori et nuklid har en proton færre end et traditionelt magisk talelement. Indium-131 er desværre også notorisk ustabil, hvilket betyder, at den kun eksisterer i kort tid, før den nedbrydes - den plejer at holde i kun 0,28 sekunder.

At studere interaktioner inden for dens kerne krævede således en metode til at tage et meget hurtigt kig. Metoden de udviklede kaldes resonansioniseringsspektroskopi; deres enhed bruges til at måle elektromagnetiske spektre produceret under interaktioner mellem stof og elektromagnetisk stråling. For at bygge et system, som de kunne anvende deres nye metode med, skulle de have noget særligt udstyr. De fandt, hvad de havde brug for på Isotope Mass Separator On-Line Facility på CERN.

Forskerne bemærker, at deres teknik giver mulighed for en detektionsfølsomhed på mindre end 1.000 atomer i sekundet, hvilket betyder, at den også kan bruges med andre kortlivede grundstoffer. De mener, at det kan bruges til at skabe kort, der viser, hvordan kernen i et givet atom holdes sammen, og den slags interaktioner, der opstår inde i det. De planlægger at fremme deres arbejde ved at bruge deres teknik til at lære mere om forviklingerne ved kortlivede isotoper. + Udforsk yderligere

Griber magisk dåse i halen

Sidste artikelForskere lærer at kontrollere elektronspin ved stuetemperatur for at gøre enheder mere effektive og hurtigere

Næste artikelForskere præsenterer anti-reflekterende belægning, der blokerer bølger af mange typer