Den sällsynta RI-ringanläggningen vid Radioactive Isotope Beam Factory. Kredit:RIKEN
Forskare har visat effektiviteten hos en innovativ kärnmassamätningsmetod med användning av anläggningen för sällsynt RI-ring (R3) vid Radioactive Isotope Beam Factory, och tillämpat den på massmätning av en neutronrik palladiumisotop. Studien publicerades i Physical Review Letters den 15 april.
Studien genomfördes av ett internationellt forskarlag, inklusive forskare från Institute of Modern Physics (lMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), RIKEN Nishina Center, Los Alamos National Laboratory och andra vetenskapliga institutioner.
Uppkomsten av grundämnen i universum är en av de viktigaste frågorna inom kärnastrofysik. Den snabba neutroninfångningsprocessen (r-processen) anses vara ansvarig för produktionen av ungefär hälften av grundämnena tyngre än järn. Platserna för r-processerna är dock fortfarande tvetydiga. Neutronstjärnans sammanslagning är en av de mest möjliga platserna.
Simuleringar av nukleosyntesprocessen ger viktig information för att tolka relevanta observationer och lokalisera dess astrofysiska platser. Experimentella massvärden för nuklider ger inte bara tillförlitliga data för beräkningar, utan hjälper också till att förbättra massmodellerna. Men eftersom r-processen involverar ett stort antal neutronrika kärnor som har låga utbyten och korta livslängder, är det extremt svårt att producera och mäta dessa kärnor i laboratorier. Därför kan en stor mängd kärnkraftsdata som behövs i r-processberäkningarna endast förlita sig på teoretiska modeller.
Enligt tidigare studier har palladium-123 en betydande inverkan på förekomsten av A=122 och 123 nuklider i r-processen. För att tillhandahålla tillförlitliga data för studier utförde forskare experimentet med att mäta massan av palladium-123 vid R3-anläggningen.
Detta är den första tillämpningen av massmätning med R3-anläggningen vid Radioactive Isotope Beam Factory i Japan, som kan ge världens högsta intensitet av radioaktiv isotopstråle. R3-anläggningen är en nyligen beställd cyklotronliknande lagringsringmasspektrometer. Baserat på den isotop-valbara självutlösta injektionstekniken, kan de föridentifierade jonerna väljas och injiceras i R3 händelse för händelse. Därför har R3-anläggningen en unik fördel för massmätningarna av de kortlivade nuklider med extremt låga produktionsutbyten.
I experimentet producerade forskare kärnorna av intresse genom fissionsfragmentering av uran-238-strålen som träffade ett berylliummål. De mätte ett totalt antal av 166 palladium-123 joner med den relativa massosäkerheten som uppnådde 2,3x10 -6 .
Baserat på de nya massdata, beräknade forskare A=122 och A=123 grundämnesförhållande i de tjugo r-processbanorna för neutronstjärnans sammanslagning med reaktionsnätverksmodellen. Jämfört med kvotresultaten som erhållits baserat på den teoretiska massmodellen, är kvotresultaten som erhålls baserat på de nya massaresultaten från detta experiment mer överensstämmande med den observerade solenergi-r-processens överflöd.
De nya experimentella resultaten förbättrar förståelsen av den fina strukturen hos elementöverflödsmönster som skapas i r-processen. + Utforska vidare
