Apparat ġdid fil-Laboratorju Nazzjonali Argonne tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (DOE) għamel kejl estremament preċiż tan-nuklei instabbli tar-rutenju. Il-kejl huwa tragward sinifikanti fil-fiżika nukleari għaliex jaqbel mill-qrib mal-previżjonijiet magħmula minn mudelli nukleari sofistikati.
"Huwa diffiċli ħafna għall-mudelli teoretiċi li jbassru l-proprjetajiet ta 'nuklei kumplessi u instabbli," qal Bernhard Maass, assistent fiżiku f'Argonne u l-awtur ewlieni tal-istudju. "Aħna wrejna li klassi ta 'mudelli avvanzati tista' tagħmel dan b'mod preċiż. Ir-riżultati tagħna jgħinu biex jivvalidaw il-mudelli."
Il-validazzjoni tal-mudelli tista 'tibni l-fiduċja fit-tbassir tagħhom dwar il-proċessi astrofiżiċi. Dawn jinkludu l-formazzjoni, l-evoluzzjoni u l-isplużjonijiet tal-istilel fejn jinħolqu elementi.
L-istudju ġie ppubblikat fiIttri ta' Reviżjoni Fiżika.
Ħtieġa li jiġu vvalidati mudelli teoretiċi
Il-fiżiċi nukleari qed jiżviluppaw mudelli teoretiċi aktar avvanzati biex ibassru b'mod preċiż il-proprjetajiet ta 'nuklei atomiċi instabbli bi strutturi, forom u forzi kkumplikati. Mudelli bħal dawn għandhom il-potenzjal li japprofondixxu l-fehim tagħna tal-ħidma interna tan-nuklei atomiċi.
Madankollu, huwa essenzjali li tintwera l-eżattezza ta 'dawn il-mudelli qabel ma jkunu jistgħu jintużaw biex jimbuttaw il-fruntieri tax-xjenza. Dan jirrikjedi l-kompitu diffiċli li jinġabru kejl preċiż, reali-dinjija ta' nuklei kumplessi u jitqabbel il-kejl mat-tbassir tal-mudelli.
Ir-rutenju huwa element ideali biex jivvalida mudelli teoretiċi avvanzati. Dan il-metall rari għandu isotopi-atomi tal-istess element b'numru differenti ta' newtroni u stabbiltà li tvarja-magħrufa li għandu nuklei bi strutturi u forom kumplessi. Hemm serje ta 'isotopi tar-rutenju mhux stabbli u radjuattivi maħsuba li għandhom forma trijassjali, simili għal lewż jew fażola tal-kafè.
Il-kejl tal-proprjetajiet tar-rutenju
It-tim ta 'riċerka uża l-apparat Argonne Tandem Hall Laser Beamline għall-Atom and Ion Spectroscopy (ATLANTIS) biex ikejjel disa' iżotopi radjuattivi tar-rutenju. Dan l-apparat il-ġdid ġie installat fl-Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS).
ATLAS hija faċilità għall-utent DOE f'Argonne b'aċċeleratur lineari superkonduttur iddisinjat biex jistudja l-proprjetajiet tan-nuklei.
Ir-riċerkaturi kisbu aċċess għal iżotopi radjuattivi tar-rutenju minn strument ATLAS ieħor, il-Californium Rare Isotope Breeder Upgrade (CARIBU). CARIBU jista' jwassal rutenju radjuattiv permezz tal-fissjoni ta' ammont żgħir ta' kalifornju-element rari u radjuattiv ħafna.
"L-iżotopi tar-rutenju li studjajna jdumu sekonda biss qabel jitmermru f'elementi oħra," qal Maass. "ATLANTIS twettaq teknika msejħa spettroskopija tal-laser kollineari. Din tippermettilna niġbru kejl fuq ammonti żgħar ħafna ta 'dawn l-iżotopi f'inqas minn sekonda."
Bl-użu ta 'ATLANTIS, ir-riċerkaturi dderieġu raġġ tal-lejżer tul l-istess mogħdija bħal raġġ ta' atomi tar-rutenju. F'ċerti frekwenzi tal-lejżer, l-atomi kienu eċċitati u bdew jiffluworexxew, li jindika li ġew emessi fotoni tad-dawl. It-tim identifika l-frekwenzi tal-laser li fihom l-emissjonijiet tal-fotoni laħqu l-ogħla livell. Dan il-proċess ġie ripetut għad-disa' iżotopi tar-rutenju. Għal kull iżotopi, il-quċċata tal-emissjoni nbidel għal frekwenza kemmxejn differenti.
"Nistgħu nużaw din iċ-ċaqliq tal-isotopi biex niksbu d-differenzi fid-daqsijiet nukleari tal-isotopi," qal Maass.
It-tim qabbel dawn il-bidliet fid-daqs ma' tbassir minn Brussell-Skyrme-fuq mudelli-a-Grid (BSkG), li huma fost l-aktar avvanzati fid-dinja għall-istruttura nukleari. B'differenza mill-mudelli nukleari tradizzjonali eqdem, huma jammontaw għall-forzi speċifiċi u l-interazzjonijiet fost in-newtroni u l-protoni kollha f'nukleu.
Ir-riċerkaturi sabu qbil eċċellenti bejn ir-riżultati tagħhom u t-tbassir mill-mudelli BSkG, li jindika r-robustezza tal-mudelli.
Notevolment, fit-tentattiv li jippermetti kejl preċiż, it-tim avvanza wkoll it-teknoloġija tal-ispettroskopija tal-lejżer kollineari. Speċifikament, żviluppaw u implimentaw tekniki ġodda effettivi li jinnewtralizzaw ir-raġġ tal-atomu u "jgħaqqduh" f'impulsi.
Skopri l-aħħar fix-xjenza, it-teknoloġija u l-ispazju b'over100,000 abbonatli jiddependu fuq Phys.org għal għarfien ta’ kuljum. Irreġistra għan-newsletter b'xejn tagħna u tikseb aġġornamenti dwar skoperti, innovazzjonijiet, u riċerka li huma importanti-kuljum jew kull ġimgħa.
Abbona
Implikazzjonijiet għall-astrofiżika
L-istudju wera li l-mudelli BSkG jistgħu jagħmlu tbassir ta 'nuklei instabbli, triassial bi preċiżjoni notevoli. Mudelli qawwija bħal dawn jistgħu jgħinu lill-astrofiżiċi jitfgħu dawl fuq kif jaħdem l-univers.
“L-astrofiżiċi jafu li nuklei instabbli u radjuattivi għandhom rwol importanti fil-formazzjoni ta’ stilel u elementi fl-univers,” qal Maass.
"Biex nifhmu aħjar l-univers tagħna, irridu nkunu nafu kif in-nuklei huma strutturati u kif jinteraġixxu. Irridu nkunu kapaċi nbassru proprjetajiet ta 'nuklei eżotiċi li ma jistgħux jiġu prodotti f'aċċeleraturi moderni tal-partiċelli."
Tlieta mill-awturi tal-istudju żviluppaw il-mudelli BSkG: Wouter Ryssens u Guilherme Grams, it-tnejn mill-Université libre de Bruxelles fil-Belġju, u Michael Bender mill-Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon fi Franza.
Minbarra Maass, Ryssens, Grams u Bender, l-esperimenti u l-kostruzzjoni ta 'ATLANTIS kienu kollaborazzjoni fost riċerkaturi minn Argonne (Daniel Burdette, Jason Clark, Peter Mueller, Daniel Santiago-Gonzalez, Guy Savard u Adrian Valverde), l-Università Teknika ta' Darmstadt fil-Ġermanja u l-Faċilità għall-Università Statali Isope Michigan.
ATLANTIS hija disponibbli għall-istituzzjonijiet li jikkollaboraw biex iwettqu kejl tal-ispettroskopija tal-lejżer kollineari għal varjetà ta 'ħtiġijiet ta' riċerka. Biex tesplora opportunitajiet ta’ kollaborazzjoni, ikkuntattja lil Maass.
