Новая методика позволяет физикам изучать взаимодействие нейтронов внутри атома
Международная группа физиков разработала новую методику, которая позволяет исследователям изучать взаимодействие между нейтронами внутри атома. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, группа описывает свой метод измерения лазерной спектроскопии и то, как его можно использовать.
Эволюция ядерных электромагнитных свойств основных состояний 9/2+ изотопов 105–131In. а, б. Электрический квадрупольный момент (а) и магнитный дипольный момент (б). Горизонтальная пунктирная линия указывает значение для одной частицы (предел Шмидта). Экспериментальные результаты сравниваются с теоретическими расчетами ab initio VS-IMSRG и DFT. Литературные экспериментальные значения для 105–127In взяты из работы. 7. Эволюция коллективных свойств этих изотопов показана внизу рисунка: слева квадрупольная поляризация постепенно снижается до однопротонно-дырочной при N = 82; справа магнитные дипольные моменты резко приближаются к значению для одиночной протонной дырки в ядре 132Sn при N = 82, поскольку доминирующий эффект меняется с распределения заряда на распределение спина. 1 кредит(2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04818-7
Прошло почти 100 лет с тех пор, как ученые обнаружили, что внутри каждого атома есть протоны, которые дают атомам их атомные номера, а также нейтроны. И, несмотря на обширные исследования субатомных частиц, ученые до сих пор не знают, какие виды взаимодействий происходят внутри атома. В этой новой работе исследователи модифицировали методы измерения лазерной спектроскопии для изучения таких взаимодействий.
В этой новой работе исследователи начали с рассмотрения элементов с магическим числом — тех, которые имеют высокостабильные протоны и нейтроны — и закончили с использованием индия-131, который имеет магическое число нейтронов, а также протонную дырку, в которой нуклид имеет на один протон меньше, чем элемент с традиционным магическим числом. Индий-131, к сожалению, также заведомо нестабилен, а это означает, что он существует только в течение короткого промежутка времени, прежде чем разрушится — обычно он длится всего 0,28 секунды.
Таким образом, для изучения взаимодействий внутри его ядра требовался метод, позволяющий очень быстро заглянуть внутрь. Разработанный ими метод называется спектроскопией резонансной ионизации; их устройство используется для измерения электромагнитных спектров, возникающих при взаимодействии материи и электромагнитного излучения. Чтобы построить систему, с помощью которой они могли бы применять свой новый метод, им нужно было иметь какое-то специальное оборудование. Они нашли то, что им было нужно, в онлайн-центре сепаратора массы изотопов в ЦЕРНе.
Исследователи отмечают, что их метод обеспечивает чувствительность обнаружения менее 1000 атомов в секунду, а это означает, что его можно использовать и с другими короткоживущими элементами. Они считают, что его можно использовать для создания карт, показывающих, как ядро данного атома держится вместе, и виды взаимодействий, происходящих внутри него. Они планируют продолжить свою работу, используя свою технику, чтобы узнать больше о тонкостях короткоживущих изотопов.
