Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Jyväskylä (Finlandia) odkryli nowe informacje na temat siły zamknięcia powłoki tzw. magicznej liczby neutronów 50 w łańcuchu izotopów srebra. Nowe, bardziej szczegółowe informacje na temat właściwości jąder dostarczą kluczowych informacji do udoskonalenia naszej wiedzy o oddziaływaniach jądrowych. Badania udoskonalają najnowocześniejsze modele teoretyczne, co sprzyja globalnemu opisowi jądra atomowego.
Fizycy jądrowi skupili swoją uwagę na obszarze poniżej cyny-100 (100Sn) na mapie jądrowej. Obszar w pobliżu cyny-100, najcięższego podwójnie magicznego samosprzęgającego jądra, wykazuje różnorodne zjawiska struktury jądrowej. Podstawowe właściwości jądrowe, takie jak energie wiązania egzotycznych jąder w tym regionie, są niezbędne do oceny stabilności zamknięcia powłoki i ewolucji energii pojedynczych cząstek. Ponadto właściwości te pomagają w badaniu interakcji proton-neutron na długożyciowych izomerach i bliskości linii kropli protonów.
„Co więcej, energie wiązania dostarczają niezbędnych danych do dokładnego opisu procesów astrofizycznych, takich jak szybki wychwyt protonów. Precyzyjne dane jądrowe służą jako krytyczny punkt odniesienia dla przewidywań teoretycznych w fizyce jądrowej, zapewniając dokładność i niezawodność modeli teoretycznych. Zachowanie promieni ładunku zaobserwowane w naszym przełomie praca wspierała magię N= 50 w łańcuchu izotopowym srebra” – wyjaśnia pracownik naukowy, docent Mikael Reponen z Uniwersytetu w Jyväskylä.
Nowa technologia zapewniająca bardziej szczegółowe dane
W swojej najnowszej pracy badacze wykorzystali wydajne laserowe źródło jonów z wyłapywaczem gorącej wnęki w połączeniu ze spektrometrem masowym z pułapką Penninga, w którym zastosowano najnowocześniejszą technikę rezonansu jonowo-cyklotronowego z obrazowaniem fazowym (PI-ICR). Umożliwiło to badanie magii N = Zamknięcie powłoki 50 neutronów w egzotycznych izotopach srebra jeszcze bardziej szczegółowo.
„Zastosowanie nowatorskich metod produkcji egzotycznych jąder w połączeniu z wysoce precyzyjnymi technikami pomiaru masy umożliwiło badanie mas jąder srebra-95-97 w stanie podstawowym oraz stanu izomerycznego srebra-96 z dokładnością około 1 keV/c² nawet przy wydajności zaledwie jednego zdarzenia co 10 minut” – mówi pracownik naukowy Akademii Zhuang Ge z Uniwersytetu w Jyväskylä. „Te nowe wartości mas określają ilościowo wytrzymałość N = 50 zamknięcia powłoki w łańcuchu izotopowym srebra i punkt odniesienia najnowocześniejszych ab initio jądrowych, teorii funkcjonału gęstości i obliczeń modelu powłoki w pobliżu N = Z linii” – kontynuuje Ge.
Teoretycy muszą odtworzyć wyniki eksperymentów
Dokładna energia wzbudzenia izomeru srebra-96 służy jako punkt odniesienia dla przewidywań ab initio właściwości jądrowych poza stanem podstawowym, zwłaszcza dla jąder nieparzystych-nieparzystych w pobliżu linii kroplowej protonów w pobliżu cyny-100. Co więcej, pierwszy precyzyjny pomiar energii wzbudzenia izomeru srebra-96, jako możliwego astrofizycznego izomeru jądrowego, umożliwia traktowanie stanu podstawowego i izomeru srebra-96 jako odrębnych gatunków w modelowaniu astrofizycznym.
„Wszystkie stosowane podejścia teoretyczne stoją w obliczu wyzwań związanych z odtworzeniem trendu właściwości jądrowego stanu podstawowego w całym obszarze N = 50 powłok neutronowych i w kierunku linii kroplowej protonów. Nasze pomiary dostarczają zatem kluczowych informacji do udoskonalenia sił jądrowych, aby ulepszyć modele teoretyczne, a tym samym przysłużyć się globalnemu opisowi jądra atomowego” – mówi Ge.
Bardziej szczegółowe pomiary izotopów
Praca ta podkreśla możliwości naukowe nowej metody eksperymentalnej zastosowanej po raz pierwszy w ośrodku IGISOL Laboratorium Akceleratorów. Połączenie techniki spektrometru mas z pułapką Penninga z obrazowaniem fazowym i laserowym źródłem jonów z łapaczem gorącej wnęki zapewnia niezwykle wysoką czułość, która umożliwia bardzo precyzyjne pomiary mas egzotycznych izotopów z wyjątkowo niską wydajnością.
„Trwające badania, oparte na osiągnięciach tej pracy, rzucą światło na właściwości stanu podstawowego wzdłuż N=Z w najbliższej przyszłości w najbliższym regionie poniżej poziomu cyny-100” – mówi Reponen.
Badanie zostało opublikowane w Listy z przeglądu fizycznego opublikowanej 26 września 2024 r. i stanowi także bezpośrednią kontynuację poprzedniej publikacji badaczy w czasopiśmie „ Komunikacja przyrodnicza.
