Twee-protonverval is een kwantumtunnelingproces. De kans op tunneling hangt af van de beschikbare energie en de hoogte van de Coulomb-barrière, die op zijn beurt weer afhangt van de kernlading Z (aantal protonen). De emissie van twee protonen is een typisch proces van uiteenvallen van drie lichamen, inclusief de dochterkern en twee protonen, waarin pairing-correlaties een belangrijke rol spelen. Daarom, een gedetailleerde studie van de emissie van twee protonen is van groot belang voor het verkennen van het open kwantumsysteem, koppelingscorrelaties en exotische nucleaire structuur.

Onlangs, onderzoekers van het Institute of Modern Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) en hun medewerkers voerden metingen uit voor β-vertraagde twee-protonenemissie (β2p) van de protondruppellijnkern ²⁷ S bij het National Laboratory of Heavy Ion Research Facility van Lanzhou (HIRFL). Voor de eerste keer, ze hebben de proton-proton-hoekcorrelaties van gemeten ²⁷ S β2p.

Onderzoekers ontwikkelden een state-of-the-art detectiearray voor β-vervalspectroscopie van kernen ver weg van de vallei van stabiliteit. Deze array bestaat uit drie dubbelzijdige siliciumstripdetectoren, drie kwadrant-siliciumdetectoren en vijf Clover-type HPGe-detectoren bij de Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou (RIBLL1), die kunnen worden gebruikt om de energieën te meten, tijd en posities van de zware ionen en vervalprotonen.

Een energiepiek bij 6, 372 (15) keV met een vertakkingsverhouding van 2,4 (5)% werd geïdentificeerd als een overgang van twee protonen via de isobaar-analoge toestand in ²⁷ P naar de grondtoestand van 25Al in het β verval van ²⁷ S. Twee-proton hoekcorrelaties van ²⁷ S β2p werd voor het eerst gemeten door de siliciumarray om het mechanisme van twee-protonenemissie te bestuderen. Op basis van experimentele resultaten en Monte Carlo-simulaties, bleek dat het belangrijkste mechanisme voor de emissie van β2p door ²⁷ S is van sequentiële aard.

De resultaten zijn gepubliceerd in Fysieke beoordeling C op 15 juni.