Een internationaal team onder leiding van wetenschappers van IPN Orsay (CNRS/Université Paris-Sud), CEA, en RIKEN (Japan) heeft de eerste spectroscopie uitgevoerd van de extreem neutronenrijke isotopen krypton 98 en 100. Dit experiment toonde aan dat er twee naast elkaar bestaan, concurrerende kwantumvormen bij lage energie in 98Kr, nooit eerder gezien voor neutronenrijke Kr-isotopen. Het team toonde ook aan dat deze isotopen een zacht begin van vervorming ervaren met toegevoegde neutronen, in schril contrast met naburige isotopen van rubidium, strontium, en zirkonium, die plotseling van vorm veranderen bij neutronen nummer 60. Deze studie markeert een beslissende stap in de richting van een begrip van de grenzen van dit kwantumfase-overgangsgebied, en werd gepubliceerd in Physical Review Letters.

Hoe protonen en neutronen in een kern zijn gerangschikt, hangt rechtstreeks af van de kracht die ze samenbindt. Deze nucleaire interactie, nog steeds slecht begrepen, geeft aanleiding tot soms plotselinge en verrassende kwantumverschijnselen zoals de volledige ruimtelijke herschikking van nucleonen bij het passeren van 59 naar 60 neutronen in de zirkonium (atoomnummer 40) en strontium (atoomnummer 38) isotopen. Deze abrupte veranderingen illustreren het complexe samenspel tussen de collectieve eigenschappen van nucleaire systemen, zoals vormen, en hun intrinsieke microscopische vrijheidsgraden, zoals het aantal neutronen en protonen. Het bestuderen en begrijpen van dit samenspel is essentieel voor het beperken van nucleaire modellen.

Tot nu, krypton-isotopen waren tot nu toe bestudeerd ⁹⁶ Kr, die precies 60 neutronen heeft en bekend stond als het stoppunt voor de vormovergang. Dit experiment uitgevoerd bij RIKEN stelde wetenschappers in staat, Voor de eerste keer, om de energie van de eerste aangeslagen toestanden in . te bepalen ^{98, 100} Kr en om een ​​progressieve toename van vervorming te bewijzen, gaande van 60 naar 62 of 64 neutronen. Voorbij de wat langzamere evolutie van de evenwichtsvorm voor deze kernen, een aangeslagen toestand gemeten bij lage energie duidt op de aanwezigheid van een andere concurrerende configuratie. Theoretische modellen koppelen de aanwezigheid van deze laaggelegen toestanden aan het naast elkaar bestaan ​​van twee verschillende ellipsoïde vormen bij lage energie.

Deze resultaten werden mogelijk gemaakt door de productie van zeer neutronenrijke kernen in de Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) in het RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science in Japan. Ongeveer 150 miljard uranium 238 kernen per seconde werden versneld tot 70% van de lichtsnelheid en kwamen in botsing met een berylliumdoelwit. De splijtingsproducten die tijdens deze botsing werden gecreëerd, werden tijdens de vlucht gesorteerd door een magnetische spectrometer en naar een cryogeen vloeibaar waterstofdoel gestuurd om de kernen van belang te synthetiseren via proton-knock-out. Deze knock-outreacties werden geïdentificeerd via een tijdprojectiekamer rond het dikke vloeibare waterstofdoel (100 mm), bestaande uit een systeem dat bekend staat als MINOS. Eindelijk, de elektromagnetische de-excitatie die quasi onmiddellijk optreedt voor deze exotische kernen werd gedetecteerd met de DALI2-detector, die gammastralen detecteert die worden uitgezonden door kernen met behulp van 186 scintillatoren. De combinatie van deze instrumenten en technologieën is werelduniek, en essentieel voor het bestuderen van deze tot nu toe ontoegankelijke kernen.