Fysikens läroböcker kan behöva uppdateras nu när ett internationellt forskargrupp har hittat bevis på en oväntad övergång i atomkärnornas struktur.

Upptäckten publicerades i tidningen Fysiska granskningsbrev . Huvudförfattare Bo Cederwall, professor i kärnfysik vid KTH Royal Institute of Technology, säger att livstidsmätningar av neutronbristiga nuklider i en rad kortlivade tungmetallisotopkedjor avslöjade beteende som aldrig tidigare observerats vid de lägsta energilägena.

Cederwall säger att mönstren indikerar en fasövergång - det vill säga snabb förändring i materia från ett tillstånd till ett annat - det är oväntat för denna grupp av isotoper och oförklarligt av teori.

"Upptäckter av fenomen som går emot standardteorin är alltid väldigt spännande och ganska ovanliga, "Säger Cederwall. Forskargruppen från KTH inkluderade doktorander Özge Aktas och Aysegul Ertoprak, Biträdande professor Chong Qi, Professor emeritus Robert Liotta, postocs Hongna Liu och Maria Doncel, och gästforskare Sanya Matta och Pranav Subramaniam.

"Att fortsätta med teoriutveckling och med kompletterande experiment kan leda till behovet av att se över vad som sägs om atomkärnor i läroböckerna, "Säger Cederwall.

Forskningen fokuserade på upphetsade tillstånd i kärnor som ligger nära jordtillståndet i energi som är extremt kortlivade, i storleksordningen miljoner av en miljonedel av en sekund.

"Inte bara är de stater vi studerar mycket kortlivade, kärnorna vi har undersökt är så instabila, svårt att producera och identifiera, att mycket lite information om deras struktur har mätts tidigare, " han säger.

I ett år, forskargruppen analyserade flera terabyte med data. Gammastrålning har studerats från kärnreaktioner vid partikelacceleratoranläggningen vid Jyväskylä universitet, Finland. Mätutrustningen, som använder germaniumkristaller med hög renhet i sin kärna, kan identifiera de sällsynta kärnarterna från en stor bakgrund av mer stabila nuklider som produceras i reaktionerna.

Förutom en fördjupad förståelse för hur universums minsta komponenter är byggda, metoderna och detektorsystemen som forskargruppen har utvecklat kan tillämpas inom medicin och teknik. Diagnos och strålbehandling av cancer, teknik för att upptäcka radioaktiva ämnen i miljön, och kärnsäkerhetskontroll mot kärnvapenspridning är några exempel. Kärnfysikgruppen vid KTH arbetar också med sådana tillämpningar av sin grundforskning.

"Det är mätteknikens extrema känslighet som är avgörande för våra resultat. Vår allt mer förfinade teknik kommer att tjäna både nya applikationer och nästa generations experiment, "Säger Cederwall.