Met de nieuwe generatie radioactieve-ionenbundelfaciliteiten kunnen voorheen uitdagende experimenten worden uitgevoerd voor het ontdekken van nieuwe isotopen en voor het onthullen van de fysica die verband houdt met de exotische kernen ver van de β-stabiliteitsvallei, wat het begrip van de oorsprong van de chemische elementen in het universum verdiept. .

Onderzoekers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met de Technische Universität München, voorspelden het bestaan ​​van de exotische kernen met behulp van de covariante dichtheidsfunctionaaltheorie. Het onderzoek is gepubliceerd in Atomic Data and Nuclear Data Tables .

Om het bestaan ​​van nieuw ontdekte isotopen en de limiet van een isotopenketen te bevestigen, moeten de nucleaire massa's, stralen en halfwaardetijden van deze isotopen worden bepaald. Een reeks betrouwbare theoretische voorspellingen van de kenmerken (fysische eigenschappen) van nieuwe isotopen dient als richtlijn.

Het meten van de laatste gebonden kernen van isotopische ketens onderzoekt niet alleen de kerntheorie, maar bevordert ook het begrip van de omvang van nucleosyntheses (syntheses van chemische elementen) in de extreme astrofysische omgeving tijdens fusies van neutronensterren, ineengestorte supernovae en röntgenstraling. barst.

De covariante dichtheidsfunctionaaltheorie is een van de meest succesvolle benaderingen voor het bestuderen van de nucleaire structuur. De theorie beschrijft de interacties tussen nucleonen in het nucleaire medium.

Nucleon-nucleon-interacties kunnen worden beschreven in de vorm van puntkoppelingsinteractie (ervan uitgaande dat nucleonen puntachtige deeltjes zijn die met elkaar interageren) of mesonuitwisselingsinteractie (ervan uitgaande dat nucleonen sommige bestanddelen met elkaar communiceren door de boodschappers te passeren - mesonen). ).

In deze studie hebben onderzoekers een van deze interacties aangesloten op de relativistische Hartree-Bogoliubov-benadering om systematisch de grondtoestandseigenschappen van alle isotopische ketens van zuurstof tot darmstadtium te onderzoeken.

Deze eigenschappen bestaan ​​uit de bindingsenergieën, scheidingsenergieën van één neutron en twee neutronen, wortel-gemiddelde-kwadraatstralen van materie, van neutronen, van protonen en van ladingsverdeling, Fermi-oppervlakken, spins en pariteiten van de grondtoestand.

"In feite vormen exotische kernen die mogelijk nieuwe verschijnselen vertonen een proeftuin voor ons begrip van het quantum-veeldeeltjessysteem. Het bestaan ​​van ongeveer 2.500 nucliden is experimenteel bewezen. We verwachten dat nieuwe faciliteiten veelbelovend zijn in het ontdekken van meer exotische kernen en het ontrafelen van de verschijnselen." die we nog nooit eerder hebben gezien. Het matchen van theoretische voorspellingen met experimentele bevindingen zou voor ons spannend kunnen zijn om onze theoretische modellen te vergelijken", zegt Liu Zixin van IMP, de eerste auteur van het artikel.

Op basis van deze grondtoestandseigenschappen van kernen werden de druppellijn van neutronen en protonen, het halofenomeen en het nieuwe magische getalprobleem in detail besproken. De voorspelde eigenschappen kunnen een leidraad bieden voor toekomstige experimenten en theoretisch onderzoek in de kernfysica.

Meer informatie: Zi Xin Liu et al., Nucleaire grondtoestandseigenschappen onderzocht door de relativistische Hartree-Bogoliubov-benadering, Atomische gegevens en nucleaire gegevenstabellen (2024). DOI:10.1016/j.adt.2023.101635

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen