Atomkjerne med glorie

Forskere måler først enkelt nøytron-glorie med lasere

Gjennomsnittlig avstand til halo-nøytronet i beryllium-11 fra kjernekjerne beryllium-10 © Dirk Tiedemann / Institute of Nuclear Chemistry
lese høyt

Atomkjerner er vanligvis kompakte enheter avgrenset av en skarp kant. Imidlertid har noen eksotiske atomkjerner som beryllium-11 partikler som skjærer ut av komposittet og danner en sky som legger seg rundt kjernen av kjernen som en glorie. Forskere har nå for første gang lyktes i å presis måle den såkalte glorie av beryllium-11, som er dannet av et enkelt nøytron, ved hjelp av en laser og bestemme omfanget av tåken. Resultat: Berylliumkjernen er tre ganger så stor som normalt med en glorie.

Forskere ved University of Mainz håper at forskerne ved University of Mainz vil kunne få ytterligere innsikt i de kjernefysiske bindingskreftene som er aktive inne i atomene - også på bakgrunn av at fjerning av halo-nøytronene fra den sentrale kjernen er uforenlig med klassisk kjernefysikk. er.

"Intuitivt forestiller vi oss en kompakt sfære under en atomkjerne, som består av positivt ladede protoner og uladede nøytroner, " forklarer Wilfried Nörtershäuser fra Mainz Institute of Nuclear Chemistry i tidsskriftet Physical Review Letters. "Siden 1980-tallet vet vi faktisk at atomkjernene i noen av de mest tallrike isotopene av litium, helium og beryllium motsier dette konseptet fullstendig."

Skrogkjerne med sky

Disse isotopene består av en kompakt kjerne av kjernen og en sky av fortynnet kjernestoff som kalles glorie eller glorie. En glorie består vanligvis av nøytroner som er ekstremt svakt bundet til kjernen. "Vanligvis med bare omtrent en tidel av den vanlige bindingsenergien til et nøytron i kjernen, " sa Nörtershäuser.

Oppdagelsen av disse eksotiske atomkjernene skapte et nytt forskningsfelt. Men målinger på halokjerner er ekstremt vanskelige, siden de bare kan produseres kunstig i små mengder. I tillegg faller kjernene fra hverandre i løpet av få sekunder, vanligvis til og med millisekunder. utstilling

Ny metode utviklet

Teamet rundt Nörtershäuser har nå for første gang lyktes i å måle kjerneladningsradiusen til halokjernen i beryllium-11, en spesiell isotop av metallberyllium. Denne kjernen består av en kjerne av fire protoner og seks nøytroner og et svakt bundet nøytron som danner glorie.

For laserpresisjonsspektroskopi brukte forskerne en metode som ble utviklet for 30 år siden ved University of Mainz, men kombinerte den for første gang med en av de mest moderne metodene for nøyaktig frekvensmåling av lasere ved å bruke en frekvenskam.

Dette alene var ikke nok. Bare ved å utvide metoden med bruk av et ytterligere lasersystem, kunne den nødvendige nøyaktigheten oppnås. Teknikken ble deretter brukt på berylliumisotoper ved Radioactive Ion Beams Factory (ISOLDE) ved CERNs kjernefysiske forskningssenter i Genève.

Målingene avdekket at den gjennomsnittlige avstanden til halo-nøytronene fra kjernen i kjernen er syv femtimeter. Halo Neutron er dermed omtrent tre ganger så langt fjernet fra kjernen av kjernen som den ytre proton, fordi selve kjernen har en radius på bare 2, 5 fot.

Direkte bevis på glorie karakteren lyktes

Dette er et imponerende direkte bevis på glorie karakteren til denne isotopen. Det er spesielt interessant at halo-nøytronet dermed er mye lenger borte fra de andre nukleonene enn rekkevidden til den sterke kjernekraften i det klassiske bildet skal tillate i det hele tatt, forklarer N rtersh bruker.

Det sterke samspillet som holder kjernen sammen er bare to til tre femtimeter bred. I følge forskerne kan årsaken til at halo-nøytronet kan bevege seg så langt vekk fra kjernen i kjernen bare løses med ideene fra kvantemekanikk: nøytronet må derfor beskrives med en såkalt bølgefunksjon, som bare fylles veldig sakte ut på grunn av den lave bindende energien. Dermed kan nøytronet trenge inn med relativt stor sannsynlighet i klassisk forbudte områder og forårsake den utvidede glorie.

(idw - University of Mainz, 18.02.2009 - DLO)