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即便只少了一个质子 也将对原子核状态产生重大影响!

原子核 同位素
发布:2020-09-03 10:31:42     来源:博科园

来自理研西田加速器科学中心(RIKEN Nishina Center For Accelerator-Based Science)及其合作者的科学家已经证明,从氟核中敲除单个质子,将其转化为富含中子的氧同位素,可能会对原子核的状态产生重大影响。这项研究可以帮助解释一种被称为氧中子滴线反常的现象。中子滴线是一个点,在这个点上,向一个原子核添加一个中子,就会导致它立即滴下一个中子,这就对一个原子核的中子丰度设定了一个限制。

这对于理解富含中子的环境(如超新星和中子星)非常重要,因为滴线上的原子核通常会经历β衰变,在这种情况下,质子会转化为中子,从而推动它在元素周期表上向上移动。令人费解的是,为什么有8个质子的氧滴线是16个中子,而只有一个额外质子的氟的滴线是22个中子,这个数字要大得多。为了试图理解其中的原因,研究小组使用由理研和东京大学运营的RI束流工厂,创造了一个奇异的原子核,氟25,它有9个质子和16个中子。

16个中子和8个质子形成了一个完整的壳层,使它成为一个特别稳定的“双重魔力”核,而额外的一个质子(被称为“价质子”)存在于该核之外。然后,光束与一个目标相撞,击穿质子,留下氧24,并使用Sharaq光谱仪分析产生的原子核。研究人员分析了所谓的“光谱因子”,它用来衡量原子核中核子之间的相互作用对单个粒子的影响。传统观点认为,击掉质子会使核心(氧24)处于最低的能量状态,称为基态。

然而,实验发现,事实并非如此,氟同位素核心的氧24大多以与氧24本身截然不同的激发态存在。发表在《物理评论快报》期刊上的这项研究主要作者唐子良表示:这是一个相当令人兴奋的结果,它告诉我们,向核中添加一个单价质子(在这种情况下是双重魔力)可以对原子核的状态产生重大影响。计算显示,包括张量力效应在内的已知相互作用不足以解释这一结果,计划进行进一步的实验,以确定导致氟中滴线延长的机制。

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