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.

Влияние тензорной силы на ядерную материю в релятивистской теории ab initio

Тензорная сила является важнейшим компонентом взаимодействия нуклон-нуклон (NN) и оказывает важное влияние на структурные и динамические свойства ядерной многочастичной системы. Начиная с реалистичного взаимодействия NN, учёные систематически изучают эффекты тензорной силы на уравнении состояния и энергии симметрии ядерной материи в рамках релятивистской теории Бракнера-Хартри-Фока (RBHF), которая является одним из важнейших релятивистских методов ab initio. Для энергий связи на частицу симметричной ядерной материи (SNM) и энергии симметрии эффекты тензорной силы привлекательны и более выражены вблизи эмпирической плотности насыщения. Для чистой нейтронной материи эффекты тензорной силы незначительны. Исследование показало, что сильная тензорная сила заставляет систему нейтрон-протон отклоняться от унитарного предела. Настраивая силу тензорной силы, разбавленный SNM располагается на унитарном пределе. При рассмотрении только взаимодействия в канале 3S1–3D1 энергия основного состояния разбавленного SNM оказывается пропорциональной энергии свободного ферми-газа с масштабным коэффициентом 0,38, что показывает хорошие универсальные свойства для четырехкомпонентного унитарного ферми-газа (спин-1/2 и изоспин-1/2). Работа опубликована в журнале Science Bulletin.

Вязкость богатой барионами кварк-глюонной плазмы по данным сканирования энергии пучка

Столкновение тяжелых атомных ядер создает жидкий суп из фундаментальных строительных блоков видимой материи — кварков и глюонов. Этот суп имеет очень низкую вязкость. Теоретики провели первое систематическое исследование того, меняется ли и как эта вязкость в широком диапазоне энергий столкновения. В работе учитываются изменения, происходящие при прохождении сталкивающихся ядер друг через друга. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Расчеты предсказывают, что вязкость жидкости увеличивается с увеличением чистой барионной плотности — относительного содержания барионов (частиц, состоящих из трех кварков, таких как нейтроны и протоны, составляющие сталкивающиеся ядра) по сравнению с антибарионами (которые рождаются при столкновении).

Новый подход к определению среднеквадратичного радиуса протона из реакций изменения заряда богатых нейтронами ядер и зависимости реакции от мишени

В исследовании, проведенном в Центре исследований тяжелых ионов им. Гельмгольца GSI в Германии, систематически измерялось сечение реакции изменения заряда 24 легких ядер на углеродных и водородных мишенях. Команда пришла к выводу, что измерение реакции изменения заряда должно включать дополнительный вклад процесса испарения протонов, помимо процесса прямого удаления протона, который можно описать в рамках модели Глаубера. Полученные результаты объясняют проблему в исследованиях реакций изменения заряда, где экспериментально измеренные сечения всегда выше, чем ожидалось из теоретических моделей. Обнаружена надежная корреляция между вкладом в измерение процесса испарения протонов сразу после процесса удаления нейтрона и энергией отделения нуклона, свойственной самому ядру. Это позволило исследователям впервые в той же системе извлечь точечные радиусы распределения протонов ядер из данных реакций изменения заряда на различных мишенях реакции, особенно для экзотических ядер, которые были трудно доступны с использованием других экспериментальных подходов.

Первые точные измерения монофторида радия

Впервые физики-ядерщики провели точные измерения короткоживущей радиоактивной молекулы монофторида радия (RaF). В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, учёные объединили методы захвата ионов со специализированными лазерными системами для измерения тонких деталей квантовой структуры RaF. Такой подход позволил охарактеризовать вращательные уровни энергии этой молекулы, а также определить схему ее лазерного охлаждения. Физики предсказали, что молекулы, содержащие тяжелые ядра грушевидной формы, такие как радий, очень чувствительны к ядерным электрослабым свойствам и физике, выходящей за рамки Стандартной модели. Сюда входят явления, нарушающие четность и симметрию обращения времени. Нарушение обращения времени является важным условием для объяснения асимметрии материи-антиматерии во Вселенной.

Доказательства захвата электронов K40 в основном состоянии

Были сделаны первые прямые наблюдения очень редкого, но критического пути распада калия-40 до аргона-40. Результат может улучшить понимание учёными физических процессов и повысить точность геологического датирования. Исследование опубликовано в журналах Physical Review Letters и Physical Review C. Большинство распадов калия-40 с захватом электронов приводят к образованию возбужденной формы аргона-40. Коллаборация «Распад калия» (KDK) измерила редкий, теоретически рассчитанный распад электронного захвата, который вместо этого приводит к основному состоянию калия-40. Теоретические расчеты имеют широкий диапазон предсказаний. Этот диапазон ограничивает использование калия-40 для определения возраста геологических особенностей и особенностей Солнечной системы.

В ОИЯИ создали позиционно-чувствительный монитор медленных нейтронов

Ученые Лаборатории нейтронной физики Объединенного института ядерных исследований разработали детектор тепловых и холодных нейтронов на основе твердотельного конвертера. Новое устройство будет обладать повышенной радиационной стойкостью по сравнению с аналогами, и срок его службы в нейтронном пучке будет дольше. Оно позволит контролировать флуктуацию плотности потока падающего пучка, и его легко масштабировать. Прототип детектора уже изготовлен в лаборатории, в дальнейшем устройство предлагается применить на одном из спектрометров реактора ИБР-2. Изобретение может быть использовано для исследований в области конденсированных сред, измерения профиля пучка при бор-захватной терапии, контроля перемещения делящихся веществ и др.

Связанные состояния глубоких нейтронов в μeV в нанокристаллах

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что нейтроны на самом деле можно заставить цепляться за частицы, называемые квантовыми точками, которые состоят из десятков тысяч атомных ядер, удерживаемых там только сильным взаимодействием. Работа была опубликована на этой неделе в журнале ACS Nano. Поскольку нейтрон не имеет заряда, взаимодействие происходит через короткодействующее сильное взаимодействие, которое эффективно на расстоянии 10 в минус 15 степени. Данная работа основана на теоретических расчетах и компьютерном моделировании. Для демонстрации сильного взаимодействия захвата нейтронов квантовой точкой с минимальным радиусом 13 нанометров была использована функция Грина.

Синтезированы два новых изотопа — осмий-160 и вольфрам-156

Используя реакцию термоядерного испарения, учёные впервые синтезировали осмий-160 и вольфрам-156. Они измерили энергию α-частиц и период полураспада осмия-160, который является α-излучающим изотопом. Было определено, что дочернее ядро вольфрама-156 является β+-излучателем с периодом полураспада 291 мс. Исследователи предположили, что повышенная стабильность замыкания оболочки из 82 нейтронов может быть объяснена растущей близостью к дважды магическому ядру свинца-164, которое может быть стабильным ядром с 82 протонами и 82 нейтронами. Хотя свинец-164 предсказывается за пределами линии стекания протонов, усиленный оболочечный эффект потенциально может сделать его связанным или квазисвязанным ядром.

Демонстрация ядерной гамма-поляриметрии на основе многослойной комптоновской камеры CdTe

В новом исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, сообщается, что для фиксации преобразований в ядерной структуре атомных ядер учёные использовали оборудование, изначально предназначенное для астрономических наблюдений. Для регистрации поляризации гамма-лучей, испускаемых атомными ядрами, использовалась многослойная полупроводниковая камера Комптона. Этот метод значительно снижает неопределенности в определении спина и четности квантовых состояний в редких атомных ядрах, позволяя фиксировать преобразования в структуре ядра. Пучки протонов направлялись на мишень из тонкой железной пленки, создавая первое возбужденное состояние ядер 56Fe. Испускаемые гамма-лучи были измерены и выявили пиковую структуру. Удалось извлечь распределение угла азимута рассеяния.