Ny tilgang til at forudsige egenskaber af uopdagede kerner og grænsen til nuklear landskab

Med den nye generation af radioaktive ionstråleanlæg kan der udføres tidligere udfordrende eksperimenter for at opdage nye isotoper og for at afsløre fysik relateret til de eksotiske kerner langt fra β-stabilitetsdalen, hvilket uddyber forståelsen af ​​oprindelsen af ​​de kemiske grundstoffer i universet .

Forskere fra Institut for Moderne Fysik (IMP) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS), der samarbejdede med Technische Universität München, forudsagde eksistensen af ​​de eksotiske kerner ved hjælp af den funktionelle teori om kovariant tæthed. Undersøgelsen blev offentliggjort i Atomic Data and Nuclear Data Tables .

For at bekræfte eksistensen af ​​nyopdagede isotoper og grænsen for en isotopkæde, skal kernemasserne, radierne og halveringstiden for disse isotoper bestemmes. Et sæt pålidelige teoretiske forudsigelser af nye isotopers karakteristika (fysiske egenskaber) tjener som rettesnor.

Måling af de sidste bundne kerner af isotopiske kæder undersøger ikke kun kerneteorien, men fremmer også forståelsen af ​​omfanget af nukleosynteser (synteser af kemiske grundstoffer) i det ekstreme astrofysiske miljø under neutronstjernefusioner, kernekollapsede supernovaer og røntgenstråler brister.

Den kovariante tæthed funktionelle teori er en af ​​de mest succesrige tilgange til at studere den nukleare struktur. Teorien beskriver vekselvirkningerne mellem nukleoner i det nukleare medium.

Nukleon-nukleon-interaktioner kan beskrives i form af enten punkt-koblings-interaktion (hvis nukleoner antages som punktlignende partikler, der interagerer med hinanden) eller meson-udvekslings-interaktion (under forudsætning af, at nukleoner er nogle bestanddele, der kommunikerer med hinanden ved at sende budbringere - mesoner ).

I denne undersøgelse tilsluttede forskere en af ​​disse interaktioner til den relativistiske Hartree-Bogoliubov tilgang til systematisk at udforske grundtilstandsegenskaberne for alle isotopkæder fra oxygen til darmstadtium.

Disse egenskaber består af bindingsenergierne, en-neutron- og to-neutronseparationsenergier, rod-middel-kvadrat-radier af stof, neutron, proton og ladningsfordeling, Fermi-overflader, grundtilstandsspind og pariteter.

"Faktisk giver eksotiske kerner, der potentielt udviser nye fænomener, et forsøgssted for vores forståelse af kvante-mange-kropssystemet. Eksistensen af ​​omkring 2.500 nuklider er eksperimentelt bevist. Vi forventer nye faciliteter, der lover at opdage flere eksotiske kerner og optrevle fænomenerne. som vi aldrig har set før At matche teoretiske forudsigelser med eksperimentelle resultater kunne være spændende for os at krydstjekke vores teoretiske modeller," sagde Liu Zixin fra IMP, den første forfatter af papiret.

Baseret på disse grundtilstandsegenskaber af kerner, blev dryplinjen af ​​neutron og proton, halo-fænomen og nye magiske talproblem diskuteret i detaljer. De forudsagte egenskaber kan give vejledning til fremtidige eksperimenter og teoretisk forskning i kernefysik.

Flere oplysninger: Zi Xin Liu et al., Nukleare grundtilstandsegenskaber undersøgt af den relativistiske Hartree-Bogoliubov-tilgang, Atomic Data and Nuclear Data Tables (2024). DOI:10.1016/j.adt.2023.101635

Leveret af Chinese Academy of Sciences