Ученые из Университета Ювяскюля, что в Финляндии, в ходе кропотливых исследований обнаружили неожиданную аномалию в ядерных энергиях связи изотопов лантана, богатых нейтронами. Это открытие имеет далеко идущие последствия для нашего понимания происхождения тяжелых элементов во Вселенной и бросает вызов существующим моделям ядерной массы.
Исследовательская группа из ускорительной лаборатории университета Ювяскюля использовала метод ионно-циклотронного резонанса с фазовой визуализацией, применяя масс-спектрометр JYFLTRAP Penning. Работы проводились на базе установки Ion Guide Isotope Separation On-Line (IGISOL). Такой подход позволил с высокой точностью измерить атомные массы радиоактивных изотопов лантана. В результате проведенных замеров был выявлен необычный скачок, или «горб», в энергиях отделения двух нейтронов при увеличении количества нейтронов с 92 до 93.
Данный «горб», обнаруженный у изотопов лантана, а именно лантана-152 и лантана-153, бросает вызов стандартным моделям ядерной массы, которые не могут объяснить наблюдаемое явление. Эти модели обычно описывают энергии связи ядер, и такое неожиданное отклонение указывает на то, что текущее понимание ядерной структуры может быть неполным.
Открытие имеет важное значение для астрофизики, поскольку оно влияет на расчеты скоростей захвата нейтронов в процессе быстрого захвата нейтронов (r-процессе), который происходит, например, при слиянии нейтронных звезд. R-процесс является основным механизмом образования тяжелых элементов, и точные значения масс играют в нем ключевую роль.
Радиоактивные изотопы лантана, включая лантан-152 и лантан-153, были изучены более детально, и их массы были измерены впервые. Всего было исследовано шесть изотопов. Результаты этих измерений показали, что рассчитанные астрофизические скорости реакций захвата нейтронов изменились на целых 35%. Более того, связанные с массами неопределенности снизились до 80 раз.
Руководителем исследования была профессор Ану Канкайнен, работавшая в рамках своего проекта ERC CoG MAIDEN. Значительный вклад внес аспирант Артур Джарис, который защитил диссертацию по этой теме в июне на кафедре физики. Исследование было опубликовано в авторитетном научном журнале Physical Review Letters.
Энергии отделения нейтронов, которые показывают, сколько энергии требуется для удаления нейтрона из ядра, являются ключевыми параметрами в этих исследованиях. Выявленный «горб» в энергиях двухнейтронного отделения при переходе от 92 к 93 нейтронам у лантана, существенно изменил представление о ядерной структуре этих изотопов.
Особенно важным это открытие становится в контексте наблюдения килоновой, вызванной слиянием нейтронных звезд GW170817. Эти события играют важнейшую роль в понимании формирования тяжелых элементов, поскольку в них происходит R-процесс. Точные измерения масс изотопов, таких как лантан, могут помочь уточнить понимание условий, в которых образуются тяжелые элементы во Вселенной.
Таким образом, обнаружение аномалии в энергиях связи изотопов лантана, обогащенных нейтронами, ставит под сомнение общепринятые модели ядерной физики и открывает новые горизонты в изучении r-процесса и формирования тяжелых элементов в космическом пространстве.
Необходимы дальнейшие исследования для более глубокого понимания лежащих в основе причин этого «горба» в ядрах лантана. Предстоит провести новые эксперименты и разработать более точные ядерные модели, чтобы полностью понять процессы, происходящие в ядрах атомов при формировании тяжелых элементов.
Исследовательская группа из ускорительной лаборатории университета Ювяскюля использовала метод ионно-циклотронного резонанса с фазовой визуализацией, применяя масс-спектрометр JYFLTRAP Penning. Работы проводились на базе установки Ion Guide Isotope Separation On-Line (IGISOL). Такой подход позволил с высокой точностью измерить атомные массы радиоактивных изотопов лантана. В результате проведенных замеров был выявлен необычный скачок, или «горб», в энергиях отделения двух нейтронов при увеличении количества нейтронов с 92 до 93.
Данный «горб», обнаруженный у изотопов лантана, а именно лантана-152 и лантана-153, бросает вызов стандартным моделям ядерной массы, которые не могут объяснить наблюдаемое явление. Эти модели обычно описывают энергии связи ядер, и такое неожиданное отклонение указывает на то, что текущее понимание ядерной структуры может быть неполным.
Открытие имеет важное значение для астрофизики, поскольку оно влияет на расчеты скоростей захвата нейтронов в процессе быстрого захвата нейтронов (r-процессе), который происходит, например, при слиянии нейтронных звезд. R-процесс является основным механизмом образования тяжелых элементов, и точные значения масс играют в нем ключевую роль.
Радиоактивные изотопы лантана, включая лантан-152 и лантан-153, были изучены более детально, и их массы были измерены впервые. Всего было исследовано шесть изотопов. Результаты этих измерений показали, что рассчитанные астрофизические скорости реакций захвата нейтронов изменились на целых 35%. Более того, связанные с массами неопределенности снизились до 80 раз.
Руководителем исследования была профессор Ану Канкайнен, работавшая в рамках своего проекта ERC CoG MAIDEN. Значительный вклад внес аспирант Артур Джарис, который защитил диссертацию по этой теме в июне на кафедре физики. Исследование было опубликовано в авторитетном научном журнале Physical Review Letters.
Энергии отделения нейтронов, которые показывают, сколько энергии требуется для удаления нейтрона из ядра, являются ключевыми параметрами в этих исследованиях. Выявленный «горб» в энергиях двухнейтронного отделения при переходе от 92 к 93 нейтронам у лантана, существенно изменил представление о ядерной структуре этих изотопов.
Особенно важным это открытие становится в контексте наблюдения килоновой, вызванной слиянием нейтронных звезд GW170817. Эти события играют важнейшую роль в понимании формирования тяжелых элементов, поскольку в них происходит R-процесс. Точные измерения масс изотопов, таких как лантан, могут помочь уточнить понимание условий, в которых образуются тяжелые элементы во Вселенной.
Таким образом, обнаружение аномалии в энергиях связи изотопов лантана, обогащенных нейтронами, ставит под сомнение общепринятые модели ядерной физики и открывает новые горизонты в изучении r-процесса и формирования тяжелых элементов в космическом пространстве.
Необходимы дальнейшие исследования для более глубокого понимания лежащих в основе причин этого «горба» в ядрах лантана. Предстоит провести новые эксперименты и разработать более точные ядерные модели, чтобы полностью понять процессы, происходящие в ядрах атомов при формировании тяжелых элементов.