Wetenschappers van het RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science en medewerkers hebben aangetoond dat het uitschakelen van een enkel proton uit een fluorkern - het transformeren ervan in een neutronenrijke isotoop van zuurstof - een groot effect kan hebben op de toestand van de kern. Dit werk zou kunnen helpen bij het verklaren van een fenomeen dat bekend staat als de anomalie van de zuurstofneutronendruppellijn.

De neutronendruppellijn is een punt waar het toevoegen van een enkel neutron aan een kern ertoe leidt dat er onmiddellijk een neutron druppelt, en dit stelt een grens aan hoe neutronenrijk een kern kan zijn. Dit is belangrijk voor het begrijpen van neutronenrijke omgevingen zoals supernovae en neutronensterren, aangezien kernen aan de infuuslijn vaak bètaverval ondergaan, waarbij een proton wordt omgezet in een neutron, het opdrijven in het periodiek systeem.

Wat slecht werd begrepen, is waarom de infuuslijn voor zuurstof, met 8 protonen, is 16 neutronen, terwijl die van fluor, met slechts één extra proton, is 22 neutronen, een veel groter aantal. Om te proberen te begrijpen waarom, de onderzoeksgroep gebruikte de RI Beam Factory, beheerd door RIKEN en de Universiteit van Tokio, om een ​​exotische kern te creëren, fluor 25, die 9 protonen en 16 neutronen heeft. De 16 neutronen en 8 van de protonen vormen een complete schil, waardoor het een 'dubbel magische' kern is die bijzonder stabiel is, en het ene extra proton - bekend als een "valentieproton" - bestaat buiten die kern. De straal kwam vervolgens in botsing met een doelwit om het proton uit te schakelen, zuurstof achterlaten 24, en de SARAQ-spectrometer werd gebruikt om de resulterende kern te analyseren.

De onderzoekers analyseerden wat bekend staat als de 'spectroscopische factor, ' die wordt gebruikt om de effecten van interacties tussen nucleonen in een kern op individuele deeltjes te meten.

Conventionele wijsheid zou zijn dat het uitschakelen van de protonen de kern - zuurstof 24 - in de laagste energietoestand zou achterlaten die de grondtoestand wordt genoemd. Echter, het experiment bleek dat dit niet waar was, en dat de zuurstof 24 in de kern van de fluorisotoop meestal bestond in aangeslagen toestanden die heel anders waren dan zuurstof 24 zelf.

Volgens Tsz Leung Tang, de hoofdauteur van de studie, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , "Dit is best een spannend resultaat, en het vertelt ons dat de toevoeging van een enkelvoudig valentieproton aan een kernkern - een dubbel magische in dit geval - een significant effect kan hebben op de toestand van de kern. Uit berekeningen bleek dat bekende interacties, inclusief tensorkrachteffecten, waren onvoldoende om dit resultaat te verklaren. We zijn van plan verdere experimenten uit te voeren om het mechanisme te bepalen dat verantwoordelijk is voor de verlenging van de dripline in fluor."