Физики подтвердили расчеты перехода гелия-4 из своего основного энергетического состояния в свое первое возбужденное состояние
Ранее физики в эксперименте реализовали рассеяние электронов для изучения того, как гелий-4 переходит из своего основного энергетического состояния в свое первое возбужденное состояние. Эксперимент обнаружил доказательства несоответствия между теорией и экспериментом и вызвал беспокойство по поводу точности текущих теоретических расчетов. Теперь международная группа провела новые расчеты наблюдаемого перехода. Их результаты хорошо согласуются с новыми экспериментальными результатами. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters. Первое возбужденное состояние ядра гелия-4 имеет энергию чуть выше порога разделения ядра на протон и ядро водорода-3. Свойства этого состояния чувствительны к небольшому зазору между его энергией и порогом разделения. Новые расчеты точно воспроизводят эту разницу энергий, и это может объяснить, почему они также воспроизводят новые экспериментальные данные из Германии. Результаты помогут физикам делать точные теоретические предсказания ядерной структуры в будущем.
Фотон поглощается основным состоянием гелия-4. Это возбуждает переход в первое возбужденное состояние гелия-4, которое находится чуть выше энергетического порога разделения на протон и ядро водорода-3. Кредит: Дин Ли Рассчитанный монопольный форм-фактор перехода 0+2 → 0+1 в 4He по сравнению с последними данными из Майнца. Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.062501
Важной частью физических исследований является изучение того, почему теоретические расчеты и экспериментальные результаты иногда не совпадают. Недавний эксперимент в Германии изучал ядро гелия-4, также известное как альфа-частица. Гелий-4 состоит всего из двух протонов и двух нейтронов, что делает его относительно простым для описания с помощью теоретических расчетов. Это делает его полезным для точных испытаний ядерной физики.
Эксперимент использовал рассеяние электронов для изучения того, как гелий-4 переходит из своего основного энергетического состояния в свое первое возбужденное состояние. Эксперимент обнаружил доказательства несоответствия между теорией и экспериментом и вызвал беспокойство по поводу точности текущих теоретических расчетов.
Теперь международная группа провела новые расчеты наблюдаемого перехода. Их результаты хорошо согласуются с новыми экспериментальными результатами. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Первое возбужденное состояние ядра гелия-4 имеет энергию чуть выше порога разделения ядра на протон и ядро водорода-3. Свойства этого состояния чувствительны к небольшому зазору между его энергией и порогом разделения.
Новые расчеты точно воспроизводят эту разницу энергий, и это может объяснить, почему они также воспроизводят новые экспериментальные данные из Германии. Результаты помогут физикам делать точные теоретические предсказания ядерной структуры в будущем.
Исследователи из Боннского университета (Германия), Исследовательского центра Юлиха (Германия), Исламского университета науки и технологий в Газиантепе (Турция) и Центра изучения пучков редких изотопов Мичиганского университета провели ab initio расчеты решетки с использованием взаимодействия, которое воспроизводит общие свойства легких и средних ядер.
Расчеты перехода из основного состояния 4He в его первое возбужденное состояние хорошо согласуются с недавними экспериментальными результатами из Майнца.
Ключевой особенностью новых решеточных расчетов является то, что они точно воспроизводят разницу между энергией возбужденного состояния и энергетическим порогом для разделения на протон и ядро гелия-3.
Другие недавние теоретические работы исследовали важность точного воспроизведения этой разницы в энергии. Новые результаты дают уверенность в том, что ядерная сила хорошо изучена, но исследователи должны тщательно учитывать чувствительность к близлежащим порогам энергии в будущих теоретических расчетах.
