A ilustração da pré-formação aprimorada de partículas α em 214, 216 U deduzido pela forte interação próton-nêutron. Crédito:ZHANG Zhiyuan
É sempre emocionante encontrar novos isótopos com números extremos de nêutrons / prótons em pesquisas de física nuclear. Na região de núcleos pesados, O decaimento α é um dos modos de decaimento generalizados e desempenha um papel essencial na busca de novos isótopos. Contudo, mesmo depois de cerca de um século estudando a decadência α, os cientistas ainda não conseguem descrever perfeitamente como a partícula α é formada na superfície do núcleo antes de sua emissão.
No processo de decaimento α, a partícula α pode ser considerada não apenas como dois prótons mais dois nêutrons, mas também como dois pares próton-nêutron. Embora estudos anteriores tenham provado a importância das forças de emparelhamento entre os núcleons idênticos, ainda não está claro se as fortes interações próton-nêutron têm um impacto nas propriedades de decaimento α, especialmente na região nuclear pesada.
Publicado em Cartas de revisão física como uma sugestão dos editores em 14 de abril, um estudo relatou a observação de 214 VOCÊ, um novo isótopo de urânio (U), e revelou pela primeira vez o aumento anormal do agrupamento de partículas α em isótopos de urânio.
O estudo foi conduzido por cientistas do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS). Os pesquisadores realizaram os experimentos no separador de recuo preenchido com gás, Espectrômetro para átomos pesados e estrutura nuclear (SHANS), no Centro de Pesquisa de Íons Pesados em Lanzhou (HIRFL), China.
Ao empregar o separador SHANS e o método de correlação recuo-α, os pesquisadores descobriram o novo isótopo 214 VOCÊ, e mediu com precisão as propriedades de decaimento α de 214, 216, 218 VOCÊ.
Cadeias de decaimento α observadas para o novo isótopo 214 U. Credit:Cartas de Revisão Física
É bem conhecido que a interação entre prótons de valência e nêutrons ocupando órbitas com o mesmo número de nós e momentos angulares orbitais leva a muitas mudanças exóticas de conchas fechadas. "Os núcleos próximos ao número mágico de nêutrons N =126 fornecem um lugar ideal para sondar como as mudanças na estrutura nuclear influenciam as propriedades de decaimento α, "disse Zhang Zhiyuan, pesquisador do IMP.
Os pesquisadores extraíram as larguras reduzidas do decaimento α, que estão relacionados com a probabilidade de formação de partículas α, para os núcleos pares de polônio-plutônio perto do N =126 fechamento de casca, e discutiu suas tendências sistemáticas em termos de N p N n esquema.
Ao combinar os dados experimentais, "o comportamento no N A região <126 indica que a forte interação próton-nêutron desempenha um papel crucial no decaimento α, "disse Zhang.
Enquanto isso, é notável que as larguras reduzidas de 214, 216 U estudados neste trabalho são notavelmente reforçados por um fator de dois em relação à tendência sistemática para o N <126 núcleos no N p N n esquema.
Sistemática de larguras reduzidas para o decaimento α de até mesmo 84 núcleos Z 94 em função do número de nêutrons (a) e do valor NpNn (b). Crédito:Cartas de Revisão Física
Este fenômeno pode ser causado pela forte interação monopolo entre a valência 1 f 7/2 prótons e 1 f 5/2 nêutrons combinados com o aumento da ocupação do 1 f 7/2 órbita de prótons, o que foi confirmado pelos cálculos do modelo de concha em grande escala.
Os resultados abrem novos caminhos em uma parte pouco explorada do gráfico de nuclídeos, onde a partícula α é pré-formada com maior probabilidade e emitida a uma taxa de decaimento mais rápida.
“Como uma possível prévia de estudos futuros nesta região, espera-se que esse efeito se torne ainda mais forte nos isótopos de plutônio. Assim, é extremamente intrigante estender a sistemática de largura de decaimento para núcleos Z superiores, "sugere o estudo.
