科學家追蹤稀有核子「島嶼」的物理法則分崩離析

在歐洲核子研究組織(CERN)的研究人員進行的最新研究中,他們成功揭示了原子核行為的奧秘,特別是在一個名為「反轉島」(island of inversion)的神秘區域邊緣。這個區域的特點是標準的核物理法則無法適用,研究團隊通過高精度的測量,確定了這一異常地區的西部邊界,從而為理解核結構的演變提供了新見解。ISOLDE團隊專注於一種鮮為人知的同位素——鉻-61,這種同位素擁有24個質子和37個中子,研究的最終目標是理解核結構如何在核物理的全景中出現並演變。

鉻-61的穩定核長期以來被認為接近反轉島的邊緣,而最新的測量結果則證實了它作為該島邊界的明確標記。根據經典的核殼模型,質子和中子會根據能量水平排列,稱為殼層。同時,某些「魔數」的核子會導致特別穩定的配置。然而,在某些質子與中子比率異常的同位素中,這種排序會崩潰,形成所謂的反轉島,這些核展現出奇怪的形狀和意想不到的性質。

40中子反轉島被認為是散布在核圖中富含中子的邊緣的一小部分異常核,這些區域的標準核殼填充法則不再適用。在這些孤立的區域中,中子佔據意外的殼層,導致核的形狀扭曲且性質異常,與其更穩定的鄰近核相比明顯不同。研究小組利用ISOLDE的共線共振電離光譜儀(CRIS),這是全球少數幾個能夠解析富中子核的細節的儀器之一,進行測量。這使得他們能夠以高精度研究富中子核,並確定鉻-61的自旋和磁偶極矩等兩個特性,這些特性揭示了質子和中子在核內的分佈。

當實驗數據與理論計算相比較時,揭示了鉻-61擁有獨特的殼層填充配置。它似乎位於過渡狀態,既屬於40中子反轉島外部核的預期狀態,也屬於島內核的預期狀態。這種混合配置使科學家能夠準確確定40中子反轉島的西部邊界,即傳統殼模型開始崩潰的點。這些反轉島的重要性在於它們代表了快速演變的區域,挑戰了我們的理解,正如Lalanne在新聞稿中所述,這一結果有助於我們構建更清晰的驅動這一演變機制的圖片。


Henderson
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