Com instalações de feixes de íons radioativos de nova geração, experimentos anteriormente desafiadores podem ser conduzidos para descobrir novos isótopos e para revelar a física relacionada aos núcleos exóticos distantes do vale da estabilidade β, o que aprofunda a compreensão das origens dos elementos químicos no universo. .



Pesquisadores do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com a Technische Universität München, previram a existência de núcleos exóticos usando a teoria do funcional da densidade covariante. O estudo foi publicado em Atomic Data and Nuclear Data Tables .

Para confirmar a existência de isótopos recentemente descobertos e o limite de uma cadeia isotópica, as massas nucleares, raios e meias-vidas desses isótopos precisam ser determinados. Um conjunto de previsões teóricas confiáveis ​​das características (propriedades físicas) de novos isótopos serve como diretriz.

Medir os últimos núcleos ligados de cadeias isotópicas não apenas examina a teoria nuclear, mas também avança a compreensão da extensão da nucleossíntese (síntese de elementos químicos) no ambiente astrofísico extremo durante fusões de estrelas de nêutrons, supernovas com colapso de núcleo e raios-X. explosões.

A teoria do funcional da densidade covariante é uma das abordagens mais bem-sucedidas para o estudo da estrutura nuclear. A teoria descreve as interações entre os núcleons no meio nuclear.

As interações núcleo-núcleo podem ser descritas na forma de interação de acoplamento pontual (assumindo núcleons como partículas pontuais interagindo umas com as outras) ou interação de troca de mésons (assumindo núcleons como alguns constituintes que se comunicam entre si através da passagem dos mensageiros - mésons). ).

Neste estudo, os pesquisadores conectaram uma dessas interações à abordagem relativista de Hartree-Bogoliubov para explorar sistematicamente as propriedades do estado fundamental de todas as cadeias isotópicas, do oxigênio ao darmstadtium.

Essas propriedades consistem nas energias de ligação, energias de separação de um nêutron e dois nêutrons, raios quadráticos médios da matéria, de nêutrons, de prótons e de distribuição de carga, superfícies de Fermi, spins e paridades do estado fundamental.

"Na verdade, núcleos exóticos que potencialmente exibem novos fenômenos fornecem um campo de testes para nossa compreensão do sistema quântico de muitos corpos. A existência de cerca de 2.500 nuclídeos foi comprovada experimentalmente. Esperamos novas instalações promissoras na descoberta de núcleos mais exóticos e na desvendação dos fenômenos que nunca vimos antes. Combinar previsões teóricas com descobertas experimentais pode ser emocionante para verificarmos nossos modelos teóricos", disse Liu Zixin do IMP, o primeiro autor do artigo.

Com base nessas propriedades do estado fundamental dos núcleos, a linha de gotejamento de nêutrons e prótons, o fenômeno do halo e o novo problema do número mágico foram discutidos em detalhes. As propriedades previstas podem fornecer orientação para futuros experimentos e pesquisas teóricas em física nuclear.

Mais informações: Zi Xin Liu et al, Propriedades nucleares do estado fundamental investigadas pela abordagem relativística de Hartree-Bogoliubov, Dados Atômicos e Tabelas de Dados Nucleares (2024). DOI:10.1016/j.adt.2023.101635
Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências