Радиоактивный распад
Радиоактивный распад — это фундаментальный природный процесс, при котором нестабильное атомное ядро теряет энергию посредством излучения. Изучение режимов ядерного распада имеет решающее значение для понимания свойств атомных ядер. В частности, экзотические режимы распада, такие как испускание протонов, предоставляют важные спектроскопические инструменты для исследования структуры ядер, далёких от долины стабильности — области, содержащей стабильные ядра на карте нуклидов.
Первое наблюдение алюминия-20
В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters 10 июля, физики из Института современной физики (IMP) Китайской академии наук (CAS) и их коллеги сообщили о первом наблюдении и спектроскопии алюминия-20 — ранее неизвестного и нестабильного изотопа, который распадается посредством редкого процесса испускания трёх протонов.
«Алюминий-20 — это самый лёгкий изотоп алюминия, который был обнаружен на данный момент. У него на семь нейтронов меньше, чем у стабильного изотопа алюминия», — сказал доцент Сюй Сяодун из IMP, первый автор исследования.
Методика исследования
Используя метод распада в полёте на сепараторе фрагментов Центра Гельмгольца по исследованиям тяжёлых ионов в Дармштадте, Германия, исследователи измерили угловые корреляции продуктов распада алюминия-20 и обнаружили ранее неизвестное ядро — алюминий-20.
Детальный анализ угловых корреляций показал, что основное состояние алюминия-20 сначала распадается с испусканием одного протона в промежуточное основное состояние магния-19, за которым следует последующий распад основного состояния магния-19 посредством одновременного испускания двух протонов.
Важные выводы
Исследователи также обнаружили, что энергия распада основного состояния алюминия-20 значительно меньше, чем предсказывалось на основе изоспиновой симметрии, что указывает на возможное нарушение изоспиновой симметрии в алюминии-20 и его зеркальном партнёре — неоне-20.
Это открытие подтверждается современными теоретическими расчётами, которые предсказывают, что спин-чётность основного состояния алюминия-20 отличается от спин-чётности основного состояния неона-20.
«Это исследование продвигает наше понимание явлений испускания протонов и даёт представление о структуре и распаде ядер за линией протонового drip», — сказал Сюй.
История открытий
На сегодняшний день учёные обнаружили более 3300 нуклидов, из которых менее 300 являются стабильными и существуют в природе. Остальные — нестабильные нуклиды, подвергающиеся радиоактивному распаду.
За последние несколько десятилетий, благодаря бурному развитию экспериментальных установок в области ядерной физики и технологий обнаружения, учёные обнаружили несколько экзотических режимов распада в ядрах, далёких от стабильности, особенно в ядрах с дефицитом нейтронов.
В 1970-х годах учёные открыли однопротонную радиоактивность, при которой ядра распадаются с испусканием протона. В XXI веке была обнаружена двухпротонная радиоактивность в ядрах с крайне малым содержанием нейтронов. В последние годы наблюдались ещё более редкие явления распада, такие как испускание трёх, четырёх и пяти протонов.
Это совместное усилие включало вклад IMP, GSI, Университета Фудань и более чем десятка других учреждений.
Предоставлено Китайской академией наук.