物理学家在克拉科夫的回旋加速器中心校准测量系统中取得重要进展

残酷的温柔

在克拉科夫的Bronowice IFJ PAN回旋加速器中心校准测量系统。信用：来源：IFJ PAN
所有的化学元素都是在轻原子核主导的宇宙演化过程中形成的。因此，这些原子核的性质不仅在天体物理学中至关重要，而且与我们的日常生活有关。由于在克拉科夫对碳-13原子核的特定激发态进行的加速器研究，我们对轻原子核的了解刚刚得到扩展。
精确观测原子核中发生的现象，特别是高能态的现象，无论从技术还是理论方面，都是一项极其艰巨的任务。然而，原子核的高层激发有多种，由于其特定的结构，可以高精度地观察和解释。
来自波兰，意大利，法国，比利时，荷兰，德国和罗马尼亚的一组物理学家在克拉科夫的回旋加速器中心Bronowice对这种状态进行了一系列测量，其中来自加速器的质子束准直在碳-13目标上。研究人员在发表在《物理快报B》上的一篇论文中报告了这一结果。
“我们的最新结果涉及碳-13原子核的特殊激发类型。这些激发被称为“拉伸”共振态，吸引了物理学家，尤其是天体物理学家的兴趣，原因有很多。目前成功实验的结果将是一系列进一步的测量，旨在扩展我们对其他轻同位素原子核性质的了解，“Bogdan Fornal教授说，他与米兰大学和意大利INFN Sezione di Milano的Silvia Leoni教授一起提出了这项研究课题。
原子核被激发到高能量的行为极难观察到，因为构成原子核的粒子进入复杂的相互作用，涉及自然界中发现的四种力中的三种：强力、弱力和电磁力。
在这种情况下，轻原子核的拉伸能态的主要优点之一是它们的理论描述相对简单，这使得建立充分说明测量结果的模型成为可能。理论与经验之间的出色一致性证明，从对拉伸核状态的观察中获得的知识应该被认为是可靠的。

在克拉科夫的Bronowice IFJ PAN回旋加速器中心准备拉伸核状态实验。在右侧可以看到圆形碳盘。图为Sara Ziliani（米兰大学），该研究的共同作者之一。来源：IFJ PAN
“处于能量状态的原子核称为拉伸，可以想象成一个系统，其中在与来自外部的质子碰撞的影响下，只有一个质子或原子核的一个中子克服了能量差距并在所谓的能量连续体中移动到能量状态，”Natalia Cieplicka-Orynczak博士（IFJ PAN）解释说。
“在连续统一体中，原子核的不同能量状态可以重叠，这从根本上阻碍了对正在发生的现象的描述及其理解，从而也阻碍了对实验数据的解释。因此，拉伸态是如此重要，因为在原子核中能量壳的能量阶梯上，它们是仍然可以进行相对简单而精确观测的最高位置之一。
在这里描述的实验中，克拉科夫的Proteus C-235回旋加速器被用来加速质子。从它发射的光束集中在布加勒斯特国家物理与核工程研究所准备的碳目标上。使用KRATTA测量系统记录光束与目标碰撞期间发射的质子，该系统由六个伸缩探测器阵列组成。
探测器围绕质子束的轴线同心排列，因此它们主要记录与光束成36度角发射的质子。这是因为理论分析表明，在这个角度附近，应该可以看到与碳-13拉伸状态相关的散射质子的最大发射。
此外，在所检查的共振衰变期间发射的伽马量子和带电粒子被记录在其他23个探测器的系统上，包括现代巴黎探测系统和DSSSD粒子探测器。
由于克拉科夫回旋加速器的测量，可以直接确定正在研究的拉伸状态的碳-13原子核通过两个基本通道衰变。在最常出现的通道中，原子核发射质子并转化为激发的硼-12，然后发射伽马量子。在第二个通道中，形成碳-12，伴随着中子的发射（然而，实验中没有记录）和伽马量子。
由于该研究对于了解各种核过程的重要性，IFJ PAN回旋加速器中心的一系列实验将继续进行。氮-14和碳-12的原子核现在将成为物理学家感兴趣的对象。在不久的将来，还将尝试在硼-11中寻找扩展的核状态，其存在尚未明确记录。
更多信息：N. Cieplicka-Oryńczak 等人，21.47-MeV 拉伸共振在 13C 中的衰变：开放核量子系统描述的精确探针，物理快报 B（2022）。DOI： 10.1016/j.physletb.2022.137398
期刊信息：物理快报B

来源：https://www.toutiao.com/article/7161********5327523
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！