Med den nya generationens radioaktiva jonstråleanläggningar kan tidigare utmanande experiment utföras för att upptäcka nya isotoper och för att avslöja fysik relaterad till de exotiska kärnorna långt från β-stabilitetsdalen, vilket fördjupar förståelsen av ursprunget till de kemiska elementen i universum .
Forskare från Institute of Modern Physics (IMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), som samarbetar med Technische Universität München, förutspådde existensen av de exotiska kärnorna med hjälp av den funktionella teorin om kovariant densitet. Studien publicerades i Atomic Data and Nuclear Data Tables .
För att bekräfta existensen av nyupptäckta isotoper och gränsen för en isotopkedja måste kärnmassorna, radierna, halveringstiderna för dessa isotoper bestämmas. En uppsättning tillförlitliga teoretiska förutsägelser om egenskaperna (fysikegenskaper) hos nya isotoper fungerar som en riktlinje.
Att mäta de sista bundna kärnorna av isotopiska kedjor undersöker inte bara kärnteorin, utan främjar också förståelsen av omfattningen av nukleosynteser (synteser av kemiska grundämnen) i den extrema astrofysiska miljön under neutronstjärnesammanslagningar, kärnkollapsade supernovor och röntgenstrålar. spricker.
Funktionsteorin för kovariantdensitet är en av de mest framgångsrika metoderna för att studera kärnstrukturen. Teorin beskriver interaktionerna mellan nukleoner i kärnmediet.
Nukleon-nukleon-interaktioner kan beskrivas i form av antingen punktkopplingsinteraktion (antar nukleoner som punktliknande partiklar som interagerar med varandra) eller meson-utbytesinteraktion (antar nukleoner som några beståndsdelar som kommunicerar med varandra genom att skicka budbärarna - mesoner ).
I den här studien kopplade forskare en av dessa interaktioner till den relativistiska Hartree-Bogoliubov-metoden för att systematiskt utforska grundtillståndsegenskaperna hos alla isotopiska kedjor från syre till darmstadtium.
Dessa egenskaper består av bindningsenergierna, en-neutron- och två-neutronseparationsenergier, rot-medelkvadratradier för materia, av neutron, av proton och av laddningsfördelning, Fermi-ytor, marktillståndsspinn och pariteter.
"Faktum är att exotiska kärnor som potentiellt uppvisar nya fenomen utgör en testplats för vår förståelse av kvantsystemet för många kroppar. Existensen av cirka 2 500 nuklider har experimentellt bevisats. Vi förväntar oss nya anläggningar som lovar att upptäcka fler exotiska kärnor och reda ut fenomenen. Att matcha teoretiska förutsägelser med experimentella fynd kan vara spännande för oss att korskontrollera våra teoretiska modeller, säger Liu Zixin från IMP, uppsatsens första författare.
Baserat på dessa grundtillståndsegenskaper hos kärnor diskuterades dropplinjen av neutroner och protoner, halofenomen och nya magiska talproblem i detalj. De förutsagda egenskaperna kan ge vägledning för framtida experiment och teoretisk forskning inom kärnfysik.
Mer information: Zi Xin Liu et al, Nukleära grundtillståndsegenskaper undersökta av den relativistiska Hartree–Bogoliubov-metoden, Atomic Data and Nuclear Data Tables (2024). DOI:10.1016/j.adt.2023.101635
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
