I en studie publicerad i tidskriften Nuclear Science and Techniques , har forskare från Sun Yat-sen University uppnått ett betydande genombrott när det gäller att förstå sönderfallsprocesserna hos supertunga kärnor. Deras banbrytande studie, som använder en slumpmässig skogsmaskininlärningsalgoritm, ger nya insikter i förfallslägen och halveringstider för element bortom oganesson (element 118).

I denna forskning fokuserade teamet på kärnor med ett protontal (Z) på 84 eller högre och ett neutrontal (N) på 128 eller mer, med hjälp av semi-empiriska formler för att beräkna partiella halveringstider för olika sönderfallslägen som alfa sönderfall, beta-minus sönderfall, beta-plus sönderfall, elektroninfångning och spontan fission (SF). Precisionen i dessa beräkningar förbättrades avsevärt genom att tillämpa den slumpmässiga skogsalgoritmen, en avancerad maskininlärningsteknik som integrerar en mängd olika kärnegenskaper och sönderfallsenergier.

Denna metodik ledde till innovativa fynd inom kärnfysik, särskilt dominansen av alfasönderfall i områden med neutronbrist och beta-minus sönderfall i neutronrika områden. Algoritmens noggrannhet var anmärkningsvärd, och förutsade korrekt det dominerande sönderfallsläget i 96,9 % av de studerade kärnorna, och den avslöjade också förekomsten av en långlivad spontan fissionsö sydväst om elementet 298 Fl (flerovium), vilket framhävde det komplexa samspelet mellan fissionsbarriären. och Coulomb-avstötning i supertunga element.

Denna forskning markerar ett betydande steg i förståelsen av supertunga kärnor, särskilt när det gäller att förutsäga deras förfallslägen. De insikter som erhållits är avgörande för utforskningen av nya element och den svårfångade "stabilitetens ö" i den supertunga regionen. Studien understryker också vikten av mer exakta mätningar av kärnmassa och sönderfallsenergi för att förfina förutsägelser. Teamet har föreslagit flera isotoper för framtida mätning, som kommer att vara avgörande för att främja kärnkraftsforskning, särskilt i nya anläggningar som CAFE2 och SHANS2 i Lanzhou.

Sammanfattningsvis har den innovativa tillämpningen av den slumpmässiga skogsalgoritmen öppnat nya dörrar inom kärnfysik, vilket ger en mer exakt och heltäckande förståelse av förfallsprocesserna hos supertunga kärnor och banar väg för framtida upptäckter inom detta spännande område.

Mer information: Bo-Shuai Cai et al, Slumpmässig skogbaserad förutsägelse av förfallslägen och halveringstider för supertunga kärnor, Kärnvetenskap och tekniker (2023). DOI:10.1007/s41365-023-01354-5

Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences