De meeste massa in alledaagse materie om ons heen bevindt zich in protonen en neutronen in de atoomkern. De levensduur van een vrij neutron - een die niet aan een kern is gebonden - is echter onstabiel en vervalt door een proces dat bètaverval wordt genoemd. Voor neutronen omvat bètaverval de emissie van een proton, een elektron en een anti-neutrino. Bèta-verval is een veelvoorkomend proces.

Wetenschappers hebben echter enkele belangrijke onzekerheden over de levensduur van het neutron en over het verval van het neutron in een kern die leidt tot een protonenemissie. Dit wordt bèta-vertraagde protonenemissie genoemd. Er zijn maar een paar neutronenrijke kernen waarvoor bèta-vertraagde protonenemissie energetisch is toegestaan. De radioactieve kern beryllium-11 ( ¹¹ Be), een isotoop die bestaat uit 4 protonen en 7 neutronen, waarvan het laatste neutron zeer zwak gebonden is, behoort tot die zeldzame gevallen. Wetenschappers hebben onlangs een verrassend grote bèta-vertraagde protonvervalsnelheid waargenomen voor ¹¹ Zijn. Hun werk is gepubliceerd in Physical Review Letters .

De ontdekking van een exotische bijna-drempelresonantie die protonverval bevordert, is een sleutel voor het verklaren van het bèta-vertraagde protonverval van ¹¹ Zijn. De ontdekking is ook een opmerkelijke en niet volledig begrepen manifestatie van de kwantumfysica van veel lichamen. Veellichaamsfysica omvat interagerende subatomaire deeltjes. Hoewel wetenschappers misschien de fysica kennen die op elk deeltje van toepassing is, kan het volledige systeem te complex zijn om te begrijpen.

De waarneming van een bijna-drempelresonantie in ¹¹ B is de sleutel in het verklaren van de grote waarde van het bèta-vertraagde protonverval van ¹¹ Zijn. De resultaten wijzen op een proces in twee stappen en weg van meer exotische verklaringen zoals een kanaal voor het verval van donkere materie. Het begrijpen van deze toestand helpt wetenschappers theorieën over onstabiele nucleaire systemen te verfijnen. Het roept ook vragen op over de aard van dit vervalproces, inclusief fysica die verder gaat dan het standaardmodel.

Sinds ¹¹ Be is een radioactieve neutronenrijke kern, kernfysici hadden niet verwacht dat het zou vervallen via protonradioactiviteit. De grote waarde die is waargenomen voor het bèta-vertraagde protonverval in ¹¹ Laat u aanzetten tot speculaties over de aard van het verval, inclusief exotische processen buiten het standaardmodel. Een alternatieve verklaring vereiste het bestaan ​​van een niet-waargenomen, zeer nauwe resonantie in ¹¹ B.

Natuurkundigen van het John D. Fox Accelerator Laboratory aan de Florida State University, met behulp van een radioactieve ¹⁰ Wees straal in een meting van de ¹⁰ Be(d,n)-reactie, observeerde een smalle proton-afbrekende resonantie in ¹¹ B. Dit resultaat ondersteunt het bewijs dat het bèta-vertraagde protonverval van ¹¹ Be is eigenlijk een sequentieel tweestapsproces waarbij een bijna-drempelresonantie in ¹¹ B wordt eerst bevolkt in een bètaverval met een daaropvolgende protonenemissie. De positie van de resonantie en zijn vervaleigenschappen is een uniek geval dat de complexe kwantumfysica van onstabiele systemen benadrukt. + Verder verkennen

Onderzoekers observeren exotisch radioactief vervalproces