核“魔力数字”超越了双重魔力镍78

来自RIKEN Nishina加速器研究中心和合作者的科学家利用该中心的重离子加速器RI Beam Factory,证明了镍78,一种富含中子的“双神奇”镍同位素,有28个质子和50个中子,尽管质子和中子的数量存在很大的不平衡,但仍保持球形,使其相对稳定。他们还发现了一个惊喜,实验结果表明,镍78可能是最轻的核,有50个中子具有神奇的性质。较轻的同位素 - 意味着具有相同数量的中子但具有不同质子数的原子核 - 尽管具有神奇的中子数,但不可避免地会变形。

掌握极富中子核的神奇数字的有效性对于理解为什么我们的宇宙具有我们今天看到的核的混合是至关重要的。在铁的正常燃烧中不会合成比铁更重的元素,但主要是通过两个过程产生的,称为s过程和r过程,其涉及核捕获额外的中子。r-过程 - 中子被快速吸收的过程 - 特别重要,因为它负责产生某些富含中子的原子核。在此过程中,原子核累积中子直到它们不再接受它们的状态 - 称为等待点 - 然后经历一个称为β衰变的过程,在那里它们失去一个中子但获得一个质子,允许它们开始接受新的中子。r过程,

然而,这些“等待点”的精确位置尚不清楚。使这一过程变得复杂的是,质子或中子的“神奇”数量 - 相当于化学中闭合电子壳的概念 - 使核更能抵抗捕获更多的中子。一个众所周知的神奇数字,如果50个中子,但目前还不清楚这个数字是否被保存用于极富中子的原子核。为了得到答案,该小组决定试验镍78,这是一种双重魔法同位素,由于他们使用的强大的加速器,如日本的RI Beam Factory,最近才能进行实验。进行实验,发表在“自然”杂志上他们结合了法国CEA运行的MINOS探测器和RIKEN运行的DALI2探测器的观测结果,两者均位于RIBF综合体内。他们产生了一束铀238并用它轰击铍靶,迫使铀裂变成同位素,如铜79和锌80--两者都有50个中子。

然后将这两个光束送到氢靶,在那里它们有时会产生镍78,这是研究的重点。

使用伽玛射线探测器,该小组能够证明镍78确实如计算所预测的那样相对稳定,保持球形而不是变形的形状。“我们很高兴,”东京大学的Ryo Taniuchi和RIKEN Nishina加速器基础科学中心说,“能够通过实验证明镍78确实保持了计算预测的球形。我们很惊讶,然而,要发现核也具有竞争形状,这不是球形的,并且任何比我们使用的更轻的等张线都会受到这种变形,并且不会保持其神奇的性质。

根据Nishina中心的Pieter Doornenbal的说法,“这是一个重要发现,因为它为我们提供了新的见解,了解魔法数字如何在核景观中出现和消失,并影响核合成过程,从而导致我们看到的大量同位素今天的宇宙。我们打算用50个中子甚至更轻的同位素进行进一步的实验来实验证明这一发现。“