來自Jyv?skyl?(芬蘭)大學(xué)物理系的研究人員發(fā)現(xiàn)了銀同位素鏈中所謂的神奇中子數(shù)50殼閉合強(qiáng)度的新信息。

關(guān)于原子核性質(zhì)的新的更詳細(xì)的信息將為完善我們對核力的理解提供關(guān)鍵的信息。這項研究改進(jìn)了最先進(jìn)的理論模型，從而有利于對原子核的全局描述。

核物理學(xué)家們已經(jīng)把注意力集中在核圖表上錫-100 (100Sn)以下的區(qū)域。在最重的雙幻自共軛核tin-100附近，呈現(xiàn)出多種核結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。

基本的核性質(zhì)，如該區(qū)域外來核的結(jié)合能，對于評估殼閉合穩(wěn)定性和單粒子能量的演化至關(guān)重要。此外，這些性質(zhì)有助于研究長壽命異構(gòu)體上的質(zhì)子-中子相互作用和質(zhì)子滴線的接近。

“此外，結(jié)合能為準(zhǔn)確描述快速質(zhì)子捕獲等天體物理過程提供了必要的數(shù)據(jù)。精確的核數(shù)據(jù)是核物理學(xué)理論預(yù)測的重要基準(zhǔn)，保證了理論模型的準(zhǔn)確性和可靠性。

“在我們的突破性工作中觀察到的電荷半徑行為支持了銀同位素鏈中N=50的魔力，”來自Jyv?skyl?大學(xué)的工作人員科學(xué)家，講解師Mikael Reponen解釋說。

這項研究發(fā)表在《物理評論快報》上，也是研究人員之前在《自然通訊》上發(fā)表的論文的直接后續(xù)。

新技術(shù)提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)

在最新的工作中，研究人員利用了一個高效的熱腔捕集器激光離子源和一個采用最先進(jìn)的相位成像離子回旋共振(PI-ICR)技術(shù)的潘寧阱質(zhì)譜儀。這使得對奇異銀同位素中神奇的N = 50中子殼閉合的研究更加詳細(xì)。

“使用新奇的奇異核生產(chǎn)方法，結(jié)合高精度質(zhì)量測量技術(shù)，可以以大約1 keV/c2的精度探測銀- 95?97原子核的基態(tài)質(zhì)量和銀-96的同分異構(gòu)體狀態(tài)，即使產(chǎn)量低至每10分鐘一個事件，”Jyv?skyl?大學(xué)的科學(xué)院研究員莊格說。

這些新的質(zhì)量值量化了銀同位素鏈中N = 50殼閉合的穩(wěn)健性，并對最先進(jìn)的核從頭計算、密度泛函理論和N = Z線附近的殼模型計算進(jìn)行了基準(zhǔn)測試，Ge繼續(xù)說道。

理論家必須復(fù)制實驗結(jié)果

銀96同分異構(gòu)體的精確激發(fā)能可作為從頭計算預(yù)測基態(tài)以外核性質(zhì)的基準(zhǔn)，特別是對于靠近錫100附近質(zhì)子滴線的奇奇核。

此外，銀96的同分異構(gòu)體作為一種可能的天體物理核異構(gòu)體，其激發(fā)能的首次精確測量使得銀96的基態(tài)和同分異構(gòu)體在天體物理建模中可以作為獨立的物種來處理。

“所有的應(yīng)用理論方法都面臨著挑戰(zhàn)，即在N = 50中子殼層和質(zhì)子滴線之間再現(xiàn)核基態(tài)性質(zhì)的趨勢。因此，我們的測量結(jié)果為改進(jìn)這些理論模型提供了重要的信息，從而有利于對原子核的全局描述?！?/p>

更詳細(xì)的同位素測量

這項工作突出了在加速器實驗室的IGISOL設(shè)備上首次采用的新實驗方法的科學(xué)能力。相位成像彭寧阱質(zhì)譜儀技術(shù)與熱腔捕集器激光離子源的耦合提供了非常高的靈敏度，可以以極低的產(chǎn)率對外來同位素進(jìn)行高精度的質(zhì)量測量。

Reponen說:“基于這項工作的成果，正在進(jìn)行的研究將在不久的將來揭示tin-100以下直接區(qū)域N=Z線沿線的基態(tài)性質(zhì)?！?/p>