Stările nucleare „întinse” sub lupă

Stările nucleare „întinse” sub lupă
Pregătiri pentru experimentul cu stări nucleare întinse la CCB IFJ PAN

imagine: Pregătiri pentru experimentul cu stări nucleare întinse la Centrul Ciclotron Bronowice IFJ PAN din Cracovia. Discurile circulare de carbon sunt vizibile în dreapta. În fotografie, Sara Ziliani (Universitatea din Milano), unul dintre co-autorii cercetării.
vedea După

Credit: Sursa: IFJ PAN

Toate elementele chimice s-au format în procesul de evoluție al Universului dominat de nuclee atomice ușoare. Proprietățile acestor nuclee sunt deci de o importanță crucială nu numai în astrofizică, ci și în relația cu viața noastră de zi cu zi. Cunoștințele noastre despre nucleele atomice ușoare tocmai au fost lărgite datorită studiilor acceleratoare efectuate la Cracovia asupra stărilor excitate specifice ale nucleelor ​​de carbon-13.

Observarea cu acuratețe a fenomenelor care au loc în nucleele atomice, în special în stările de înaltă energie, este o sarcină extrem de dificilă atât din punct de vedere tehnic, cât și teoretic. Cu toate acestea, există varietăți de excitații de mare altitudine ale nucleelor ​​atomice care, datorită structurii lor specifice, pot fi observate și interpretate cu mare precizie. O echipă de fizicieni din Polonia, Italia, Franța, Belgia, Olanda, Germania și România a făcut o serie de măsurători ale acestor stări la Centrul Ciclotron Bronowice din Cracovia, unde un fascicul de protoni de la accelerator a fost colimat pe ținte de carbon-13. Cercetătorii au raportat rezultatele într-o lucrare publicată în Literele de fizică B.

„Ultimul nostru rezultat se referă la un anumit tip de excitație a nucleelor ​​atomice ale carbonului 13. Aceste excitații, numite stări rezonante „întinse”, trezesc interesul fizicienilor, în special al astrofizicienilor, din multe motive. Consecința experimentului actual de succes va fi o serie de măsurători suplimentare menite să extindă cunoștințele noastre despre proprietățile nucleelor ​​atomice ale altor izotopi de lumină”, spune profesorul Bogdan Fornal, care împreună cu profesorul Silvia Leoni de la Universita degli Studi di Milano și INFN Sezione di Milano din Italia, a propus acest subiect de cercetare.

Comportamentul nucleelor ​​atomice excitate la energii mari este extrem de greu de observat deoarece particulele care le compun intră în interacțiuni complexe care implică până la trei dintre cele patru tipuri de forțe prezente în natură: puternice, slabe și electromagnetice. În acest context, printre principalele avantaje ale stărilor energetice întinse ale nucleelor ​​atomice ușoare se numără relativa simplitate a descrierii lor teoretice, permițând construirea de modele care ilustrează amplu rezultatele măsurătorilor. Acordul excelent dintre teorie și experiment este dovada că cunoștințele obținute din observațiile stărilor nucleare întinse ar trebui considerate de încredere.

READ  Trei pacienți infectați cu virusul mor într-un spital din România după defecțiuni ale alimentării cu oxigen.

„Un nucleu în așa-numita stare de energie întinsă poate fi imaginat ca un sistem în care, sub influența unei coliziuni cu un proton extern, un singur proton sau un neutron din nucleu depășește banda interzisă și ajunge într-o stare de energie în așa-numitul continuum energetic”, explică dr. Natalia Cieplicka-Orynczak (IFJ PAN), după care clarifică: „În continuum se pot suprapune diferite stări energetice ale nucleului, ceea ce împiedică radical descrierea fenomenelor curente și a acestora. înțelegere și, prin urmare, și interpretarea datelor experimentale. Stările întinse sunt așadar atât de importante pentru că, la scara energetică a straturilor energetice din nucleul atomic, ele sunt unul dintre cele mai înalte locuri unde se pot face încă observații relativ simple, dar precise.

În experimentul descris aici, ciclotronul Proteus C-235 din Cracovia a fost folosit pentru a accelera protonii. Fasciculul emis de acesta a fost concentrat pe ținte de carbon pregătite la Institutul Național de Fizică și Inginerie Nucleară din București. Protonii emiși în timpul ciocnirilor fasciculului cu ținta au fost înregistrați cu ajutorul sistemului de măsurare KRATTA, format din șase rețele de detectoare telescopice. Detectoarele au fost dispuse concentric în jurul axei fasciculului de protoni, astfel încât au înregistrat în principal protonii emiși la un unghi de 36 de grade față de fascicul. Într-adevăr, analizele teoretice au indicat că în apropierea acestui unghi ar trebui să fie vizibilă emisia maximă de protoni împrăștiați asociate stărilor întinse ale carbonului 13. rezonanței examinate au fost înregistrate cu sistemul a altor 23 de detectoare, inclusiv cu detectia modernă PARIS. sistem și detectorul de particule DSSSD.

READ  Ce sunete scoteau dinozaurii?

Datorită măsurătorilor la ciclotronul din Cracovia, finanțat de Centrul Național de Știință Polonez, a fost posibil să se stabilească direct că nucleul de carbon-13 al stării întinse studiate se descompune prin două canale fundamentale. În cel mai frecvent canal, nucleul emite un proton și se transformă în bor-12 excitat, care emite apoi un quantum gamma. În cel de-al doilea canal se formează carbonul 12, însoțit de emisia unui neutron (care însă nu a fost înregistrat în experiment) și a unui quantum gamma.

Datorită importanței cercetării pentru înțelegerea diferitelor procese nucleare, seria de experimente de la Centrul Ciclotron Bronowice al IFJ PAN va fi continuată. Nucleele atomice de azot 14 și carbon 12 vor deveni de acum înainte obiecte de interes pentru fizicieni. În viitorul apropiat, se vor încerca și găsirea unor state nucleare extinse în bor-11, a căror existență nu a fost încă documentată în mod clar.

Institutul de Fizică Nucleară Henryk Niewodniczański (IFJ PAN) este în prezent unul dintre cele mai mari institute de cercetare ale Academiei Poloneze de Științe. O gamă largă de cercetări efectuate la IFJ PAN acoperă studii fundamentale și aplicate, de la fizica particulelor și astrofizică, la fizica hadronilor, fizica nucleară de înaltă, medie și joasă energie, de la materia condensată (inclusiv ingineria materialelor), la diverse aplicații ale fizicii nucleare. în cercetare interdisciplinară, care acoperă fizica medicală, dozimetrie, radiologie și biologia mediului, protecția mediului și alte discipline conexe. Producția medie anuală de publicații a IFJ PAN include peste 600 de articole științifice în reviste internaționale de mare impact. În fiecare an, Institutul găzduiește aproximativ douăzeci de conferințe științifice internaționale și naționale. Una dintre cele mai importante facilități ale Institutului este Cyclotron Center Bronowice (CCB), care este o infrastructură unică în Europa Centrală, care servește ca centru clinic și de cercetare în domeniul fizicii medicale și nucleare. În plus, IFJ PAN operează patru laboratoare de cercetare și măsurare acreditate. IFJ PAN este membru al consorțiului de cercetare Marian Smoluchowski Kraków: „Materia-Energia-Viitorul”, care în anii 2012-2017 s-a bucurat de statutul de Centru Național de Cercetare Conducător (KNOW) în fizică. În 2017, Comisia Europeană a acordat Institutului premiul de excelență în domeniul resurselor umane în cercetare. Ca urmare a categorizării Ministerului Educației și Științei, Institutul a fost clasificat în categoria A+ (cea mai înaltă categorie științifică din Polonia) în domeniul științelor fizice.

READ  Cometa Leonard, cea mai strălucitoare a anului, se estompează și se comportă ciudat

CONTACTE:

Dr. Natalia Cieplicka-Oryńczak

Institutul de Fizică Nucleară, Academia Poloneză de Științe

Telefon. : +48 12 6628237

e-mail: [email protected]

PUBLICAȚII ȘTIINȚIFICE:

„Decăderea rezonanței întinse de 21,47 MeV în 13C: o sondă precisă a descrierii sistemului cuantic nuclear deschis”

N. Cieplicka-Oryńczak, Y. Jaganathen, B. Fornal, S. Leoni, M. Płoszajczak, M. Ciemała, S. Ziliani, M. Kmiecik, A. Maj, J. Łukasik, P. Pawłowski, B. Sowicki, B. Wasilewska, M. Ziębliński, P. Bednarczyk, C. Boiano, S. Bottoni, A. Bracco, S. Brambilla, I. Burducea, F. Camera, I. Ciepał, C. Clisu, FCL Crespi, K. Dhanmeher , N. Florea, E. Gamba, J. Grębosz, MN Harakeh, DA Iancu, Ł. W. Iskra, M. Krzysiek, P. Kulessa, N. Marginean, R. Marginean, I. Matea, M. Matejska-Minda, K. Mazurek, B. Million, W. Parol, M. Sferrazza, L. Stan, B. Włoch

Literele de fizică B, 834, 137398

Eu: https://doi.org/10.1016/j.physletb.2022.137398

CONEXIUNI:

http://www.ifj.edu.pl/

Site-ul Institutului de Fizică Nucleară al Academiei Poloneze de Științe.

http://press.ifj.edu.pl/

Comunicate de presă de la Institutul de Fizică Nucleară, Academia Poloneză de Științe.

IMAGINI:

IFJ221103b_fot01s.jpg

ORA: http://press.ifj.edu.pl/news/2022/11/03/IFJ221103b_fot01.jpg

Pregătiri pentru experimentul cu stări nucleare întinse la Centrul Ciclotron Bronowice IFJ PAN din Cracovia. Discurile circulare de carbon sunt vizibile în dreapta. În fotografie, Sara Ziliani (Universitatea din Milano), unul dintre co-autorii cercetării. (Sursa: IJF PAN)

IFJ221103b_fot02s.jpg

ORA: http://press.ifj.edu.pl/news/2022/11/03/IFJ221103b_fot02.jpg

Calibrarea sistemului de măsurare la Centrul Ciclotron Bronowice IFJ PAN din Cracovia. (Sursa: IJF PAN)


Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *