Astronomi-observationsinstrument bruges til at afdække den indre struktur af atomkerner
En gruppe forskere har brugt udstyr, der oprindeligt var beregnet til astronomiobservation til at fange transformationer i atomkerners nukleare struktur, rapporterer en ny undersøgelse i Scientific Reports .
En kerne består af protoner og neutroner. Omkring 270 stabile kerner findes i naturen, men dette antal hopper op til 3.000, hvis du inkluderer ustabile kerner. Nyere forskning i ustabile kerner har afsløret fænomener, der ikke er observeret i stabile kerner, herunder anomalier i energiniveauer, forsvinden af magiske tal og fremkomsten af nye magiske tal.
For at studere disse strukturelle ændringer er det vigtigt at bestemme tilstandens kvantetilstande, indre energi, spin og paritet. Konventionelle metoder er blevet begrænset af vanskeligheden ved at balancere følsomhed og detektionseffektivitet, når man analyserer elektromagnetiske karakteristika for overgange.
Nu har forskere brugt deres multi-lag halvleder Compton kamera til at fange polariseringen af gammastråler udsendt fra atomkerner. Dette afslører den indre struktur af atomkernerne.
Denne metode reducerer betydeligt usikkerheder ved bestemmelse af spin og paritet for kvantetilstande i sjældne atomkerner, hvilket gør det muligt at fange transformationer i nuklear struktur.
Compton-kameraet inkluderer en Cadmium Telluride (CdTe) halvlederbilledsensor, som oprindeligt blev designet til astronomiobservation. Den har en høj detektionseffektivitet og præcis positionsbestemmelsesnøjagtighed. Forskergruppen brugte dette kamera i nukleare spektroskopi-eksperimenter med at kontrollere både positionen og intensiteten af gamma-stråleemissioner fra målet kunstigt, hvilket muliggjorde en detaljeret analyse af spredningsbegivenheder og realisering af en meget følsom polarisationsmåling.
Forskerne udnyttede positionsnøjagtigheden af en billedsensor af pixeltypen og brugte acceleratoreksperimenter på RIKEN Pelletron-acceleratoren til at evaluere kameraets ydeevne. Protonstråler blev rettet mod et tyndt jernfilmmål, hvilket genererede den første exciterede tilstand af 56Fe-kerner. De udsendte gammastråler blev målt og afslørede en topstruktur.
Holdet lykkedes med at udtrække fordelingen af spredningsazimutvinklen. Den bemærkelsesværdigt høje følsomhed til at fange polariseringen af gammastråler blev opnået med pålidelig detektionseffektivitet. Denne præstation er afgørende for at undersøge strukturen af sjældne radioaktive kerner.
-
Gammastrålespektrum opnået i nærværende arbejde. Kredit:RIKEN -
Spredningsvinkelfordeling (højre) af polariserede gammastråler som opfanget af Compton-kameraet med flere lag (venstre). De sorte prikker viser fordelingen og rød linje viser modulationskurven. Kredit:RIKEN
Denne forskning kunne bane vejen for en mere dybtgående forståelse af de grundlæggende principper, der ligger til grund for dannelsen af universet og materiens karakteristika, herunder opløsningsprocessen af magiske tal i eksotiske, ustabile kerner.
Forskerholdet inkluderede Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI-Kavli IPMU) professor Tadayuki Takahashi og kandidatstuderende (på forskningstidspunktet) Yutaka Tsuzuki, sammen med RIKEN Cluster for Pioneering Research Ueno Nuclear Spectroscopy Laboratory-forskere Shintaro Go og Hideki Ueno, RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science Cosmic Radiation Laboratory Hiroki Yoneda, Kyushu University-lektor Yuichi Ichikawa og Tokyo City University-lektor Tatsuki Nishimura.
Flere oplysninger: S. Go et al., Demonstration af nuklear gammastrålepolarimetri baseret på et flerlags CdTe Compton-kamera, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-52692-2
Journaloplysninger: Videnskabelige rapporter
Leveret af Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo
Varme artikler
-
Tager MR -teknologi ned til mikrometerskalaerEn MR -scanning af hovedet. Kredit:Helmut Januschka, CC-BY-SA-3.0 Millioner af magnetiske resonansbilleder (MRI) scanninger udføres hvert år for at diagnosticere helbredstilstande og udføre biomed -
Meget følsom registrering af cirkulært polariseret lys uden filterVisualiserede billeder opnået ved påvisning af polariseret lys og konventionel polarisationsbilledsensor. Kredit:Japan Science and Technology Agency Under JST strategiske grundforskningsprogrammer -
Hvorfor er der overhovedet noget stof i universet? Ny undersøgelse kaster lysChris Abel og Nick Ayres fra University of Sussex foran neutroneksperiment. Kredit:Paul Scherrer Institute Forskere ved University of Sussex har målt en egenskab ved neutronen - en fundamental par -
Mekanisme opdeler elektronspin i magnetisk materialeEn skematisk afbildning af virtuelle elektron-positron-par, der optræder tilfældigt nær en elektron (nederst til venstre). Kredit:RJHall/Wikipedia Med det rigtige materiale i den rigtige vinkel har
- Mikroplast driver ned med sneen
- Forskere rangerer lande efter olieproduktionsemissioner
- Idéer til eksperiment på gymnasiologi
- FTC zoomer ind på teknologi med ny antitrust-taskforce
- Hvordan computeralgoritmer hjælper med at sprede racemæssig skævhed i amerikansk sundhedspleje, o…
- Forskere finder sammenhæng mellem vigtige planteaminosyrer og essentielle hormoner