Cientistas poloneses trabalhando na Polônia, A França e os EUA explicaram o misterioso decaimento do próton β-retardado do estado fundamental do halo de nêutrons de ¹¹ Ser. Estudos dentro do modelo SMEC sugerem a existência de ressonância coletiva, carregando muitas características de um canal de decaimento de prótons próximo, o que explica essa decadência intrigante. Foi argumentado que o aparecimento de tais estados ressonantes próximos ao limiar é um fenômeno genérico em qualquer sistema quântico aberto, em que estados ligados e não ligados se misturam fortemente.

O agrupamento nuclear é um dos fenômenos mais intrigantes da física subatômica. Numerosos exemplos de tais estruturas incluem o estado fundamental do ¹¹ Núcleo de Li com um halo de dois nêutrons ou a famosa ressonância de Hoyle em ¹² C, que desempenha um papel vital na síntese de elementos mais pesados ​​nas estrelas. Ressonâncias estreitas perto do limiar são fundamentais em condições astrofísicas, em que a maioria das reações ocorrem com energias muito baixas. Para esses estados, canais de emissão de partículas podem competir efetivamente com outros tipos de decaimento, como as emissões de fótons. A presença generalizada de ressonâncias estreitas perto do limite de emissão de partículas sugere que este é um fenômeno universal em sistemas quânticos abertos nos quais os estados ligados e não ligados se misturam fortemente, resultando no aparecimento de um estado coletivo com as características de um canal de decadência próximo.

Em um artigo publicado recentemente em Cartas de revisão física , físicos do IFJ PAN em Cracóvia (Polônia), GANIL em Caen (França) e FRIB Facility (EUA) forneceram uma explicação para a emissão de prótons atrasada pelo decaimento ß do estado fundamental fracamente ligado do ¹¹ Seja núcleo. Na primeira fase deste enigmático, processo de duas etapas, o nêutron no estado fundamental de ¹¹ Estar com a estrutura do halo decai em elétrons, anti-neutrino e próton, causando a transformação de ¹¹ Seja o estado fundamental na ressonância em ¹¹ B. Na segunda fase, um próton é emitido a partir desta ressonância (veja o diagrama em anexo) para o ¹⁰ Seja estado. A possibilidade de tal processo de decaimento de halo em ¹¹ Be foi explicado pela existência de ressonância em ¹¹ B com 1/2 + momento angular total e paridade, que se assemelha a muitas características de um canal de emissão de prótons próximo. A proximidade dos limites de emissão de prótons e trítio em ¹¹ B sugere que esta ressonância também pode conter uma mistura da configuração do cluster de trítio.

“O estudo foi realizado com base no modelo de casca embutido no continuum (SMEC). A medida de coletivização do estado próxima ao limiar de emissão de partículas (núcleon, Deuteron, partícula α, etc.) é a energia de correlação, que é calculado para cada autoestado do SMEC. Os efeitos concorrentes determinam a energia de excitação na coletivização máxima:acoplamento aos canais de decaimento e às barreiras de Coulomb e centrífugas. Para maiores valores de momento angular (L> 1) e / ou para acoplamento ao canal de emissão de partículas carregadas, o extremo da energia de correlação está acima do limite de energia deste canal, "explica o Prof. Jacek Okolowicz do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências.

No último trabalho experimental do grupo da Michigan State University, emissão de prótons foi observada em ¹¹ B de um estado com momento angular total de 1/2 + ou 3/2 +, a energia de 11,425 (20) MeV e uma largura de 12 (5) keV, que é povoado na decadência ß- de ¹¹ Seja o estado fundamental. A ressonância em ¹¹ B proposto neste experimento está 197 (20) keV acima do limite para emissão de prótons e 29 (20) keV abaixo do limite para emissão de nêutrons.

Os estudos teóricos usando o modelo SMEC incluem a interação nucleon-nucleon efetiva em estados discretos do modelo shell, e a interação Wigner-Bartlett que descreve o acoplamento entre nucleons em estados limitados discretos e estados contínuos. Os cálculos foram feitos para os estados Jπ =1/2 + e 3/2 + em ¹¹ B para determinar o momento angular mais provável da ressonância proposta. Os estados do modelo de casca são misturados via acoplamento com canais de reação de prótons e nêutrons. A coletivização da função de onda foi encontrada apenas para o terceiro estado animado 1/2 +, para o qual a energia de correlação máxima fica 142 keV acima do limite de emissão de prótons. Portanto, concluiu-se que a ressonância em ¹¹ B, mediando na decadência do estado fundamental de ¹¹ Ser, deve ter um momento angular total e paridade Jπ =1/2 +.

A ressonância estreita 5/2 + em 11.600 (20) MeV, que fica ligeiramente acima do limite de emissão de nêutrons e se quebra pela emissão do nêutron ou partícula α, tem um efeito significativo no valor do ¹⁰ Seção transversal de captura de nêutrons B. Esta enorme seção transversal sugere que a função de onda de ressonância 5/2 + é fortemente modificada pelo acoplamento a um canal de emissão de nêutrons próximo. De fato, nos cálculos do modelo SMEC, há um sexto estado 5/2 + próximo ao limite de emissão de nêutrons, que acopla fortemente na onda parcial L =2 ao canal [10B (3+) + n] 5/2 +. A coletivização máxima teoricamente determinada para este estado é 113 keV acima do limite de emissão de nêutrons e perto da energia experimental do estado 5/2 +.

"Nós investigamos o caso intrigante de decaimento β-p + de ¹¹ Esteja com um halo de nêutrons. A análise realizada dentro do modelo SMEC confirma a existência de ressonância coletiva em ¹¹ B próximo ao limiar de emissão de prótons e favorece a atribuição de Jπ =1/2 + números quânticos. A função de onda dessa ressonância se assemelha a um canal de emissão de prótons próximo. Isso significa que, neste processo, o decaimento β pode ser interpretado como um decaimento quase livre de um nêutron do ¹¹ Seja halo para ressonância em ¹¹ B, em que um único próton é acoplado com o ¹⁰ Seja o núcleo. A semelhança de Jπ =1/2 + ressonância com o canal [ ¹⁰ Be + p] também explica o grande fator espectroscópico para o decaimento do próton e a largura parcial muito pequena do decaimento α desse estado. Contudo, as propriedades do próximo Jπ =3/2 + estado, que decai principalmente pela emissão da partícula α, pode ser explicado pelo quarto estado 3/2 + do modelo SMEC. Este estado mal acopla aos canais de emissão de um nêutron ou próton. Acima do limite de emissão de nêutrons [ ¹⁰ B + n] é uma ressonância 5/2 +, o que é crucial para ¹⁰ Captura de nêutrons B. A função de onda do sexto estado 5/2 + do modelo SMEC mostra uma coletivização muito forte perto do limite de emissão de nêutrons, que é a explicação da enorme seção transversal observada para a captura de nêutrons por ¹⁰ B, "diz o Prof. Okolowicz.

A razão para o surgimento de uma ressonância coletiva de prótons (nêutrons) em torno do limiar de emissão de prótons (nêutrons) é o acoplamento L =0 (L =2) com o espaço de estado de espalhamento de prótons (nêutrons). A respeito disso, a ¹¹ O caso B segue outros exemplos esplêndidos de estados de limiar em ¹² C, ¹¹ Li, ou ¹⁵ F. No futuro, estudos experimentais do ¹⁰ Be (p, p) ¹⁰ A reação Be será necessária para compreender a natureza da ressonância do próton em 11,425 MeV. Para descobrir melhor a natureza do canal de reação de nêutrons e ressonâncias de nêutrons vizinhos, ¹⁰ B (d, p) ¹¹ As reações do ser precisam ser examinadas. Além do mais, uma extensa análise experimental e teórica será necessária para determinar a razão de ramificação para o canal β-p +, como o valor experimental sugerido atualmente é maior por um fator de 2 do que as previsões do modelo SMEC. Estudos teóricos futuros também devem explicar o efeito do estado de nêutron virtual L =0 no canal de reação [ ¹⁰ B + n].