Onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) en hun medewerkers hebben twee nieuwe isotopen gesynthetiseerd – osmium-160 en wolfraam-156 – die een nieuw licht werpen op nucleaire structuren en aanwijzingen geven dat lood-164 mogelijk een dubbel magische kern zijn met verhoogde stabiliteit.

Het onderzoek is gepubliceerd in Physical Review Letters en gemarkeerd als suggestie van de redactie.

‘Magische getallen’ van protonen en neutronen kunnen een atoomkern bijzonder stabiel maken. Tot de traditionele magische getallen behoren 8, 20, 28, 50, 82 en 126. In eerdere studies ontdekten onderzoekers het verdwijnen van traditionele magische getallen en de opkomst van nieuwe magische getallen aan de neutronenrijke kant van de nuclidenkaart.

Zullen andere traditionele magische getallen verdwijnen in het extreem neutronenarme nucleaire gebied? Verder onderzoek is nodig om nucleaire theorieën te verrijken en te ontwikkelen, en om ons begrip van nucleaire krachten te verdiepen.

In deze studie voerden onderzoekers het experiment uit bij de met gas gevulde terugslagscheider, Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure (SHANS), bij de Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL), China.

Met behulp van de fusie-verdampingsreactie synthetiseerden onderzoekers voor het eerst osmium-160 en wolfraam-156. Ze maten de energie van de α-deeltjes en de halfwaardetijd van osmium-160, een α-emitterende isotoop. Bovendien hebben ze vastgesteld dat de dochterkern, wolfraam-156, een β+ emitter is met een halfwaardetijd van 291 ms.

Met de nieuw gemeten α-vervalgegevens hebben onderzoekers de verminderde breedte van α-verval voor osmium-160 afgeleid en vergeleken met die van andere kernen met 84 neutronen maar minder protonen, en ze vonden een verrassende trend:hoe hoger het protongetal, hoe lager de vervalsnelheid.

"Deze trend wordt geïnterpreteerd als bewijs voor de versterking van de sluiting van 82 neutronengranaten richting de protonendruppellijn, wat wordt ondersteund door de toename van de openingen tussen neutronen en granaten die in theoretische modellen worden voorspeld", zegt Dr. Yang Huabin van IMP, de eerste auteur van het artikel.

Bovendien suggereerden onderzoekers dat de verbeterde stabiliteit van de sluiting van de 82-neutronenschil kan worden toegeschreven aan de toenemende nabijheid van de dubbel magische kern lood-164, die een stabiele kern zou kunnen zijn met 82 protonen en 82 neutronen. Hoewel lood-164 buiten de protonendruppellijn wordt voorspeld, heeft het versterkte schileffect het potentieel om er een gebonden of quasi-gebonden kern van te maken.

Meer informatie: H. B. Yang et al., Ontdekking van nieuwe isotopen Os160 en W156:onthullende verbeterde stabiliteit van de N=82-shellsluiting aan de neutronendeficiënte kant, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.072502

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen