Os cientistas demonstraram a eficácia de um método inovador de medição de massa nuclear usando a instalação de anel RI raro (R3) na Fábrica de Feixes de Isótopos Radioativos e o aplicaram à medição de massa de um isótopo de paládio rico em nêutrons. O estudo foi publicado em Physical Review Letters em 15 de abril.
O estudo foi conduzido por uma equipe de pesquisa internacional, incluindo cientistas do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), Centro RIKEN Nishina, Laboratório Nacional de Los Alamos e outras instituições científicas.

A origem dos elementos no universo é uma das questões mais importantes da astrofísica nuclear. O processo de captura rápida de nêutrons (processo-r) é considerado responsável pela produção de cerca de metade dos elementos mais pesados ​​que o ferro. No entanto, os locais para os processos-r ainda são ambíguos. A fusão de estrelas de nêutrons é um dos locais mais possíveis.

Simulações do processo de nucleossíntese fornecem informações importantes para interpretar observações relevantes e localizar seus sítios astrofísicos. Os valores experimentais de massa de nuclídeos não apenas fornecem dados confiáveis ​​para cálculos, mas também ajudam a melhorar os modelos de massa. No entanto, como o processo r envolve um grande número de núcleos ricos em nêutrons que têm baixos rendimentos e vida curta, é extremamente difícil produzir e medir esses núcleos em laboratório. Portanto, uma grande quantidade de dados nucleares necessários nos cálculos do processo r pode depender apenas de modelos teóricos.

De acordo com estudos anteriores, o paládio-123 tem um impacto significativo nas abundâncias de A=122 e 123 nuclídeos no processo-r. Para fornecer dados confiáveis ​​para estudos, os cientistas realizaram o experimento de medir a massa de paládio-123 na instalação R3.

Esta é a primeira aplicação de medição de massa usando a instalação R3 na Fábrica de Feixes de Isótopos Radioativos no Japão, que pode fornecer a maior intensidade de feixe de isótopos radioativos do mundo. A instalação R3 é um espectrômetro de massa de anel de armazenamento tipo ciclotron recentemente comissionado. Com base na técnica de injeção auto-disparada selecionável por isótopo, os íons pré-identificados podem ser selecionados e injetados no R3 evento por evento. Portanto, a instalação R3 tem uma vantagem única para as medições de massa dos nuclídeos de vida curta com rendimentos de produção extremamente baixos.

No experimento, os cientistas produziram os núcleos de interesse pela fragmentação de fissão do feixe de urânio-238 que colidiu com um alvo de berílio. Eles mediram um número total de 166 íons de paládio-123 com a incerteza de massa relativa atingindo 2,3x10 ^-6 .

Com base nos novos dados de massa, os cientistas calcularam as razões de abundância de elementos A =122 e A =123 nas vinte trajetórias do processo r da fusão da estrela de nêutrons com o modelo de rede de reação. Comparado com os resultados de razão obtidos com base no modelo de massa teórico, os resultados de razão obtidos com base nos novos resultados de massa deste experimento são mais consistentes com a abundância observada do processo r solar.

Os novos resultados experimentais melhoram a compreensão da estrutura fina dos padrões de abundância de elementos criados no processo-r. + Explorar mais

Novos dados para entender como os elementos mais pesados ​​são feitos no cosmos