Een internationale samenwerking onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Hong Kong, RIKEN (Japan), en CEA (Frankrijk) hebben de RI Beam Factory (RIBF) in het RIKEN Nishina Center for Accelerator-base Science gebruikt om aan te tonen dat 34 een "magisch getal" is voor neutronen, wat betekent dat atoomkernen met 34 neutronen stabieler zijn dan normaal zou worden verwacht. Eerdere experimenten hadden gesuggereerd, maar niet duidelijk aangetoond, dat dit het geval zou zijn.

de experimenten, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , werden uitgevoerd met calcium 54, een onstabiele kern met 20 protonen en 34 neutronen. Door de experimenten, de onderzoekers toonden aan dat het een sterke schaalsluiting vertoont, een situatie met neutronen die vergelijkbaar is met de manier waarop atomen met gesloten elektronenschillen, zoals helium en neon, zijn chemisch inactief.

Terwijl men ooit geloofde dat de protonen en neutronen op één hoop werden gegooid als een soep in de kern, het is nu bekend dat ze in schelpen zijn georganiseerd. Met de volledige vulling van een nucleaire schil, vaak aangeduid als "magisch getal, kernen vertonen onderscheidende kenmerken die in het laboratorium kunnen worden onderzocht. een grote energie voor de eerste aangeslagen toestand van een kern is indicatief voor een magisch getal.

Recente studies over neutronenrijke kernen hebben laten doorschemeren dat nieuwe getallen moeten worden toegevoegd aan de bekende, canonieke getallen van 2, 8, 20, 28, 50, 82, en 126.

Eerste tests op calcium 54, ook uitgevoerd bij de RIBF in 2013, had al aangegeven dat het nummer zou moeten bestaan. Tijdens het nieuwe experiment de onderzoeksfocus verschoof naar het bepalen van de werkelijke sterkte ervan. In het huidige experiment het team rond Sidong Chen heeft direct het aantal neutronen gemeten dat de afzonderlijke schillen in calcium 54 bezet door de neutronen nauwgezet één voor één uit te schakelen.

Om dit te doen, de groep gebruikte een straal die het calcium bevatte met ongeveer 60% van de lichtsnelheid, geselecteerd en geïdentificeerd door de BigRIPS isotopenscheider, en botste met de straal op een doelwit van dikke vloeibare waterstof, of protonen, afgekoeld tot een enorm lage temperatuur van 20 K. De gedetailleerde schaalstructuur van de isotoop werd afgeleid uit de dwarsdoorsneden van de neutronen die werden uitgeschakeld toen ze in botsing kwamen met de protonen, waardoor de onderzoekers ze kunnen associëren met verschillende schelpen.

Volgens Pieter Doornenbal van het Nishina Center, "Voor de eerste keer, we hebben kwantitatief kunnen aantonen dat alle neutronenschillen volledig gevuld zijn met 54Ca, en dat 34 neutronen inderdaad een goed magisch getal is." De bevinding toont aan dat 34 deel uitmaakt van de verzameling magische getallen, hoewel het uiterlijk ervan beperkt is tot een zeer beperkt gebied van de nucleaire kaart. Sidong Chen vervolgt:"In de toekomst zullen grote inspanningen worden gericht op het afbakenen van deze regio. voor meer neutronenrijke systemen, zoals 60Ca, verdere magische getallen worden voorspeld. Deze 'exotische' systemen zijn momenteel buiten het bereik van de RIBF voor gedetailleerde studies, maar we geloven dat dankzij de toenemende mogelijkheden, ze zullen binnen afzienbare tijd toegankelijk worden."