Utveckling av nukleära elektromagnetiska egenskaper för 9/2+ grundtillstånd av 105–131In isotoper. a, b, De elektriska fyrpolmomenten (a) och magnetiska dipolmoment (b). Den horisontella streckade linjen indikerar enkelpartikelvärdet (Schmidt-gränsen). Experimentella resultat jämförs med teoretiska beräkningar från ab initio VS-IMSRG och DFT. Litteraturexperimentella värden för 105–127In togs från ref. 7. Utvecklingen av de kollektiva egenskaperna hos dessa isotoper illustreras längst ner i figuren:till vänster minskar kvadrupolpolarisation gradvis till ett enkelprotonhålsvärde vid N = 82; höger närmar sig de magnetiska dipolmomenten plötsligt värdet för ett enstaka protonhål i en 132Sn-kärna vid N = 82, eftersom den dominerande effekten ändras från laddning till spinnfördelning. Kredit:Nature (2022). DOI:10.1038/s41586-022-04818-7
Ett internationellt team av fysiker har utvecklat en ny teknik som gör det möjligt för forskare att studera interaktionerna mellan neutroner inuti en atom. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature , beskriver gruppen sin mätteknik med laserspektroskopi och hur den kan användas.
Det har gått nästan 100 år sedan forskare upptäckte att inuti varje atom finns protoner – som ger atomerna deras atomnummer – såväl som neutroner. Och trots mycket studier av subatomära partiklar, vet forskarna fortfarande inte vilka typer av interaktioner som pågår inuti en atom. I denna nya ansträngning modifierade forskarna laserspektroskopimättekniker för att studera sådana interaktioner.
I detta nya arbete började forskarna med att titta på element med ett magiskt tal – de som har mycket stabila protoner och neutroner – och slutade med att använda indium-131, som har ett magiskt antal neutroner, och även ett protonhål, där en nuklid har en proton mindre än ett traditionellt magiskt talelement. Indium-131 är tyvärr också notoriskt instabilt, vilket innebär att det bara existerar en kort tid innan det går sönder – det tenderar att hålla i bara 0,28 sekunder.
Att studera interaktioner inom dess kärna krävde alltså en metod för att ta en mycket snabb titt. Metoden de utvecklade kallas resonansjoniseringsspektroskopi; deras enhet används för att mäta elektromagnetiska spektra som produceras under interaktioner mellan materia och elektromagnetisk strålning. För att bygga ett system med vilket de kunde tillämpa sin nya metod, var de tvungna att ha lite specialutrustning. De hittade vad de behövde på Isotope Mass Separator On-Line Facility på CERN.
Forskarna noterar att deras teknik tillåter en detektionskänslighet på mindre än 1 000 atomer per sekund, vilket innebär att den kan användas med andra kortlivade element också. De tror att det kan användas för att skapa kartor som visar hur kärnan i en given atom hålls samman och vilka typer av interaktioner som sker inuti den. De planerar att främja sitt arbete genom att använda sin teknik för att lära sig mer om krångligheterna med kortlivade isotoper. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
