Illustrationen av den förbättrade α-partikelförformningen i 214, 216 U härledd av den starka proton-neutroninteraktionen. Upphovsman:ZHANG Zhiyuan
Det är alltid spännande att hitta nya isotoper med extrema neutron/protonantal inom kärnfysisk forskning. I området med tunga kärnor, α-sönderfall är ett av de genomgripande sönderfallslägen och spelar en väsentlig roll i sökandet efter nya isotoper. Dock, även efter ungefär ett sekel av att studera α-förfall, forskare kan fortfarande inte helt beskriva hur α-partikeln bildas vid kärnans yta före dess utsläpp.
I α-förfallsprocessen, a-partikeln kan betraktas inte bara som två protoner plus två neutroner, men också som två proton-neutronpar. Även om tidigare studier har visat betydelsen av parningskrafterna mellan de identiska nukleonerna, det är fortfarande oklart om de starka proton-neutroninteraktionerna har en inverkan på α-sönderfallande egenskaper, särskilt i den tunga kärnkraftsregionen.
Publicerad i Fysiska granskningsbrev som ett redaktionsförslag den 14 april, en studie har rapporterat observation av 214 U, en ny uran (U) isotop, och har för första gången avslöjat den onormala förbättringen av α-partikelkluster i uranisotoper.
Studien leds av forskare vid Institute of Modern Physics (IMP) vid Chinese Academy of Sciences (CAS). Forskare utförde experimenten vid den gasfyllda rekylseparatorn, Spektrometer för tunga atomer och nukleär struktur (SHANS), vid Heavy Ion Research Facility i Lanzhou (HIRFL), Kina.
Genom att använda SHANS-separatorn och rekyl-α-korrelationsmetoden, forskarna upptäckte den nya isotopen 214 U, och mätt exakt α-sönderfallets egenskaper hos 214, 216, 218 U.
Observerade α-sönderfallskedjor för den nya isotopen 214 U. Kredit:Physical Review Letters
Det är välkänt att interaktionen mellan valensprotoner och neutroner som upptar banor med samma antal noder och orbitala vinkelmoment leder till många exotiska förändringar av slutna skal. "Kärnorna nära det magiska neutronnumret N =126 ger en idealisk plats för att undersöka hur förändringar av kärnstrukturen påverkar α-sönderfall egenskaper, "sade Zhang Zhiyuan, en forskare vid IMP.
Forskarna extraherade α-sönderfall reducerade bredder, som är relaterade till sannolikheten för α-partikelbildning, för de jämna polonium-plutoniumkärnorna nära N =126 skalstängning, och diskuterade deras systematiska trender när det gäller N sid N n schema.
Genom att kombinera experimentella data, "beteendet i N <126-regionen indikerar att den starka proton-neutroninteraktionen spelar en avgörande roll vid α-sönderfall, sa Zhang.
Under tiden, det är anmärkningsvärt att de minskade bredderna av 214, 216 U studerade i detta arbete förbättras anmärkningsvärt med en faktor två i förhållande till den systematiska trenden för N <126 kärnor i N sid N n schema.
Systematik med reducerade bredder för α-sönderfall av jämnt jämna 84 Z 94-kärnor som en funktion av neutrontal (a) och NpNn-värde (b). Kredit:Fysiska granskningsbrev
Detta fenomen kan orsakas av den starka monopolinteraktionen mellan valensen 1 f 7/2 protoner och 1 f 5/2 neutroner kombinerat med ökad beläggning av 1 f 7/2 protonbana, vilket bekräftades av de storskaliga skalmodellberäkningarna.
Resultaten bryter ny mark i en undersökt del av nukliddiagrammet, där a-partikeln förformas med högre sannolikhet och avges med en snabbare sönderfallshastighet.
"Som en möjlig förhandsvisning av framtida studier i denna region, det förväntas att denna effekt kan bli ännu starkare i plutoniumisotoperna. Således, det är extremt spännande att utvidga systematiken för sönderfallsbredd till högre Z-kärnor, "föreslår studien.
