Физики впервые измерили гамма-излучение десятка нестабильных ядер в одном эксперименте
В одном эксперименте физики измерили «избыточное» излучение высокоэнергетических гамма-лучей от более чем десятка тяжелых нестабильных атомных ядер. Результаты опубликованы в Physics Letters B. Исследование проводилось на ускорительном комплексе GANIL в Кане, на севере Франции. Ученые бомбардировали мишень из бериллия-9 ионами урана-238, получая нестабильный кюрий-247, который быстро делился на два более легких фрагмента. Об этом рассказывает издание Phys.org.
Комбинация двух спектрометров — стационарного VAMOS++ и мобильного PARIS — позволила впервые за одну измерительную кампанию собрать данные о гамма-излучении более чем десятка тяжелых изотопов. VAMOS++ определял массы и заряды продуктов деления, а PARIS регистрировал испускаемые гамма-лучи. Двухнедельный эксперимент дал доступ к целому семейству нейтронно-избыточных ядер, удаленных от хорошо изученной долины стабильности.
Теоретические расчеты показали, что часть наблюдаемого высокоэнергетического гамма-излучения возникает из-за пигми-резонансов. В тяжелых ядрах с избытком нейтронов последние скапливаются у поверхности, образуя нейтронную кожу. При возбуждении нейтроны внешнего слоя начинают коллективно колебаться относительно протонов ядра, излучая энергичные гамма-кванты. Эти моды слабее основного резонанса, поэтому их назвали пигми-резонансами.
В исследование вошли более десятка нестабильных изотопов в окрестности дважды магического ядра олово-132. Ранее измерения высокоэнергетического гамма-излучения проводились в длительных экспериментах для каждого изотопа по отдельности. Новые данные получены в одинаковых условиях и с одинаковыми систематическими погрешностями, что позволяет надежно сравнивать гамма-излучение разных изотопов.
Результаты помогут ядерным теоретикам улучшить модели процесса деления, что в перспективе может привести к созданию более эффективных и безопасных атомных электростанций следующего поколения с меньшим количеством долгоживущих радиоактивных отходов. Данные также важны для астрофизики: они уточнят модели синтеза химических элементов во Вселенной, слияния нейтронных звезд и оценки времени жизни черных дыр.
