Wetenschappers hebben de effectiviteit aangetoond van een innovatieve meetmethode voor nucleaire massa met behulp van de zeldzame-RI-ring (R3) -faciliteit in de Radioactive Isotope Beam Factory, en deze toegepast op de massameting van een neutronenrijke palladiumisotoop. Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters op 15 april.

De studie werd uitgevoerd door een internationaal onderzoeksteam, waaronder wetenschappers van het Institute of Modern Physics (lMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), RIKEN Nishina Center, Los Alamos National Laboratory en andere wetenschappelijke instellingen.

De oorsprong van elementen in het heelal is een van de belangrijkste vragen in de nucleaire astrofysica. Het snelle neutronenvangproces (r-proces) wordt verantwoordelijk geacht voor de productie van ongeveer de helft van de elementen die zwaarder zijn dan ijzer. De sites voor de r-processen zijn echter nog steeds dubbelzinnig. De fusie van neutronensterren is een van de meest mogelijke locaties.

Simulaties van het nucleosyntheseproces bieden belangrijke informatie voor het interpreteren van relevante waarnemingen en het lokaliseren van de astrofysische locaties. Experimentele massawaarden van nucliden bieden niet alleen betrouwbare gegevens voor berekeningen, maar helpen ook om de massamodellen te verbeteren. Desalniettemin, aangezien het r-proces een groot aantal neutronenrijke kernen met een lage opbrengst en een korte levensduur omvat, is het buitengewoon moeilijk om deze kernen in laboratoria te produceren en te meten. Daarom kan een grote hoeveelheid nucleaire gegevens die nodig zijn in de r-procesberekeningen alleen vertrouwen op theoretische modellen.

Volgens eerdere studies heeft palladium-123 een significante invloed op de abundanties van A=122 en 123 nucliden in het r-proces. Om betrouwbare gegevens voor studies te leveren, voerden wetenschappers het experiment uit om de massa van palladium-123 te meten in de R3-faciliteit.

Dit is de eerste toepassing van massameting met behulp van de R3-faciliteit in de Radioactive Isotope Beam Factory in Japan, die 's werelds hoogste intensiteit van radioactieve isotopenbundels kan leveren. De R3-faciliteit is een onlangs in gebruik genomen cyclotron-achtige opslagringmassaspectrometer. Gebaseerd op de isotoop-selecteerbare zelf-getriggerde injectietechniek, kunnen de vooraf geïdentificeerde ionen per gebeurtenis worden geselecteerd en in R3 worden geïnjecteerd. Daarom heeft de R3-faciliteit een uniek voordeel voor de massametingen van de kortlevende nucliden met extreem lage productieopbrengsten.

In het experiment produceerden wetenschappers de kernen van belang door de splijtingsfragmentatie van de uranium-238-straal die op een berylliumdoelwit viel. Ze maten een totaal aantal van 166 palladium-123-ionen, waarbij de relatieve massa-onzekerheid 2,3x10 ^-6 bereikte. .

Op basis van de nieuwe massagegevens berekenden wetenschappers de A =122 en A =123 elementovervloedsverhoudingen in de twintig r-procestrajecten van de neutronensterfusie met het reactienetwerkmodel. Vergeleken met de verhoudingsresultaten verkregen op basis van het theoretische massamodel, zijn de verhoudingsresultaten verkregen op basis van de nieuwe massaresultaten van dit experiment meer consistent met de waargenomen zonne-r-proces-abundantie.

De nieuwe experimentele resultaten verbeteren het begrip van de fijne structuur van de patronen van de overvloed aan elementen die in het r-proces zijn gecreëerd. + Verder verkennen

Nieuwe gegevens om te begrijpen hoe zwaardere elementen in de kosmos worden gemaakt