Исследователи Микаэль Репонен и Чжуан Ге с кафедры физики Университета Ювяскюля получили более подробные данные о «волшебном» замыкании нейтронной оболочки N=50. Источник: Университет Ювяскюля
Исследователи с кафедры физики Университета Ювяскюля (Финляндия) нашли новую информацию о прочности так называемого магического замыкания оболочки нейтрона с номером 50 в цепочке изотопа серебра.
Новые более подробные сведения о свойствах ядер внесут важную информацию для уточнения нашего понимания ядерных сил. Исследование улучшает современные теоретические модели и, таким образом, приносит пользу глобальному описанию атомного ядра.
Физики-атомщики сосредоточили свое внимание на области ниже олова-100 (100Sn) на ядерной карте. Область около олова-100, самого тяжелого дважды магического самосопряженного ядра, демонстрирует разнообразные явления ядерной структуры.
Основные ядерные свойства, такие как энергии связи экзотических ядер в этой области, жизненно важны для оценки стабильности замыкания оболочки и эволюции одночастичных энергий. Кроме того, эти свойства помогают в изучении взаимодействия протонов и нейтронов на долгоживущих изомерах и близости протонной границы.
«Более того, энергии связи предоставляют важные данные для точного описания астрофизических процессов, таких как быстрый захват протонов. Точные ядерные данные служат критически важным ориентиром для теоретических предсказаний в ядерной физике, гарантируя точность и надежность теоретических моделей.
«Поведение радиусов заряда, наблюдаемое в нашей прорывной работе, подтвердило магичность N=50 в цепочке изотопов серебра», — объясняет штатный научный сотрудник, доцент Микаэль Репонен из Университета Ювяскюля.
Исследование было опубликовано в Physical Review Letters и также является прямым продолжением предыдущей публикации исследователей в Nature Communications.
Новая технология для более подробных данных
В последней работе исследователи использовали эффективный источник ионов с лазерным улавливателем горячей полости, соединенный с масс-спектрометром с ловушкой Пеннинга, использующим современную технологию фазового изображения ионно-циклотронного резонанса (PI-ICR). Это позволило еще более подробно исследовать магическое закрытие нейтронной оболочки N = 50 в экзотических изотопах серебра.
«Использование новых методов производства экзотических ядер в сочетании с высокоточными методами измерения массы позволило исследовать массы основного состояния ядер серебра-95−97 и изомерное состояние в серебре-96 с точностью около 1 кэВ/с² даже при выходах всего лишь одного события каждые 10 минут», — говорит научный сотрудник Академии Чжуан Ге из Университета Ювяскюля.
Эти новые значения массы количественно определяют надежность замыкания оболочки N = 50 в цепочке изотопов серебра и служат эталоном для современных расчетов ядерных ab initio, теории функционала плотности и моделей оболочек вблизи линии N = Z, продолжает Ге.
Теоретики должны воспроизвести экспериментальные результаты
Точная энергия возбуждения изомера серебра-96 служит эталоном для ab initio предсказаний ядерных свойств за пределами основного состояния, особенно для нечетно-нечетных ядер вблизи протонной границы вблизи олова-100.
Более того, первое точное измерение энергии возбуждения изомера серебра-96 как возможного астрофизического ядерного изомера позволяет рассматривать основное состояние и изомер серебра-96 как отдельные виды в астрофизическом моделировании.
«Все прикладные теоретические подходы сталкиваются с трудностями при воспроизведении тенденции свойств основного состояния ядра по всей нейтронной оболочке N = 50 и по направлению к границе протонов. Таким образом, наши измерения вносят важную информацию для уточнения ядерных сил с целью улучшения этих теоретических моделей и, таким образом, вносят вклад в глобальное описание атомного ядра», — говорит Ге.
Более подробные изотопные измерения
Эта работа подчеркивает научные возможности нового экспериментального метода, впервые примененного на объекте IGISOL Лаборатории ускорителей. Сочетание метода масс-спектрометра с фазовой визуализацией ловушки Пеннинга с источником лазерных ионов с горячей полостью обеспечивает исключительно высокую чувствительность, которая позволяет проводить высокоточные измерения массы экзотических изотопов с чрезвычайно низким выходом.
«Текущие исследования, основанные на достижениях этой работы, прольют свет на свойства основного состояния вдоль линии N=Z в непосредственной области ниже олова-100 в ближайшем будущем», — говорит Репонен.
Дополнительная информация: Чжуан Гэ и др., Высокоточные измерения массы изотопов серебра с дефицитом нейтронов для проверки надежности закрытия оболочки N=50, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.132503. В arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2401.07976
Информация о журнале: Physical Review Letters, Nature Communications, arXiv
Предоставлено Университетом Ювяскюля
