西瓜形原子以最不尋常的方式分裂

一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的核粒子結(jié)構(gòu)，它通過踢出單個質(zhì)子而衰變。

原子核有 85 個質(zhì)子和只有 103 個中子，既是已知以這種方式分解的最重的原子核，也是已知最輕的元素同位素砹（在）。

砹本身僅作為較重元素的衰變產(chǎn)物出現(xiàn)在地球上，而且不會持續(xù)很長時間。它的所有同位素都是放射性和短暫的，半衰期從幾小時到納秒不等。這有助于使砹最稀有的天然元素在地殼中。小于 1 克被認為在任何給定時間都存在于全球范圍內(nèi)，并且僅以轉(zhuǎn)瞬即逝的痕跡存在。

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在這項新研究中，研究人員揭示了一種通過質(zhì)子發(fā)射衰變的新型砹同位素，這種途徑并不典型。原子核通常通過一起發(fā)射中子和質(zhì)子來衰變，因為阿爾法粒子或通過發(fā)射電子或正電子作為β衰變.

“質(zhì)子發(fā)射是一種罕見的放射性衰變形式，其中原子核發(fā)射質(zhì)子以邁向穩(wěn)定的一步，”說第一作者 Henna Kokkonen，芬蘭于韋斯屈萊大學(xué)的核物理學(xué)家。

研究這種奇異的原子核并不容易——原子核的術(shù)語具有異常數(shù)量的質(zhì)子和中子，這使得它們高度不穩(wěn)定并容易快速衰變。除其他因素外，這種短暫的存在需要復(fù)雜的方法來召喚和檢查它們。

Kokkonen 和她的同事在于韋斯屈萊大學(xué)的加速器實驗室中產(chǎn)生了這種新型原子核，使用聚變蒸發(fā)反應(yīng)，其中兩個原子核碰撞并融合，形成一個不穩(wěn)定的復(fù)合原子核，然后為了追求穩(wěn)定性而脫落粒子。

“原子核是在聚變蒸發(fā)反應(yīng)中通過向天然銀靶材輻照而產(chǎn)生的⁸⁴Sr 離子束“，于韋斯屈萊大學(xué)核物理學(xué)家 Kalle Auranen說指的是實驗室回旋加速器粒子加速器發(fā)射的鍶束。

使用實驗室的充氣反沖分離裝置分離該反應(yīng)的殘留物，然后通過光譜儀和一對探測器進行分析。

為了幫助解釋這些實驗數(shù)據(jù)，研究人員還擴展了核物理學(xué)的理論框架稱為非絕熱準(zhǔn)粒子模型，其中闡明變形原子核的結(jié)構(gòu)和力學(xué)。

該模型準(zhǔn)確地再現(xiàn)了測量的衰變率，表明原子核可能是一個長橢球體——一個圓形物體，其兩極之間的距離超過其赤道直徑。

換句話說，細胞核是西瓜形的。

研究人員表示，這種形狀的確切原因尚不清楚，但它暗示了更深層次的謎團，值得進一步調(diào)查。

“原子核的性質(zhì)表明價質(zhì)子結(jié)合能的趨勢變化，”Kokkonen說.“這可能是通過重原子核中前所未有的相互作用來解釋的。”

像這樣的研究可以幫助為物質(zhì)的組成部分提供新的線索，產(chǎn)生關(guān)于宇宙的基本知識，這些知識可能在許多不同的方面被證明是有用的。

更多觀察¹⁸⁸研究人員寫道，需要消除關(guān)于像這樣的奇異原子核如何發(fā)育和衰變的揮之不去的不確定性。

“同樣有趣的是研究目前未知的原子核的衰變¹⁸⁹在，“他們寫，另一種可能因質(zhì)子發(fā)射而衰變的砹同位素。

該研究發(fā)表在自然通訊.

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