È sempre emozionante trovare nuovi isotopi con numeri di neutroni/protoni estremi nella ricerca di fisica nucleare. Nella regione dei nuclei pesanti, Il decadimento α è una delle modalità di decadimento pervasivo e svolge un ruolo essenziale nella ricerca di nuovi isotopi. Però, anche dopo circa un secolo di studio del decadimento α, gli scienziati non sono ancora in grado di descrivere perfettamente come si forma la particella α sulla superficie del nucleo prima della sua emissione.

Nel processo di decadimento α, la particella α può essere considerata non solo come due protoni più due neutroni, ma anche come due coppie protone-neutrone. Sebbene studi precedenti abbiano dimostrato l'importanza delle forze di accoppiamento tra nucleoni identici, non è chiaro se le forti interazioni protone-neutrone abbiano un impatto sulle proprietà di decadimento α, soprattutto nella regione del nucleare pesante.

Pubblicato in Lettere di revisione fisica come suggerimento della redazione il 14 aprile, uno studio ha riportato l'osservazione di ²¹⁴ tu, un nuovo isotopo di uranio (U), e ha rivelato per la prima volta l'aumento anomalo del raggruppamento di particelle α negli isotopi di uranio.

Lo studio è stato condotto da scienziati dell'Istituto di fisica moderna (Imp) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS). I ricercatori hanno condotto gli esperimenti al separatore di rinculo riempito di gas, Spettrometro per atomi pesanti e struttura nucleare (SHANS), presso l'impianto di ricerca sugli ioni pesanti di Lanzhou (HIRFL), Cina.

Utilizzando il separatore SHANS e il metodo di correlazione rinculo-α, i ricercatori hanno scoperto il nuovo isotopo ²¹⁴ tu, e misurato con precisione le proprietà di decadimento α di ^{214, 216, 218} tu

È ben noto che l'interazione tra protoni di valenza e neutroni che occupano orbite con lo stesso numero di nodi e momenti angolari orbitali porta a molti cambiamenti esotici di gusci chiusi. "I nuclei vicini al numero magico di neutroni n =126 forniscono un luogo ideale per sondare come i cambiamenti della struttura nucleare influenzino le proprietà di decadimento α, " disse Zhang Zhiyuan, un ricercatore dell'Imp.

I ricercatori hanno estratto le larghezze ridotte del decadimento α, che sono legati alla probabilità di formazione di particelle α, per i nuclei pari-pari polonio-plutonio vicino al n =126 chiusura a conchiglia, e discusso le loro tendenze sistematiche in termini di n _P n _n schema.

Combinando i dati sperimentali, "il comportamento in n <126 indica che la forte interazione protone-neutrone gioca un ruolo cruciale nel decadimento α, " disse Zhang.

Nel frattempo, è da notare che le ridotte larghezze di ^{214, 216} Gli U studiati in questo lavoro sono notevolmente migliorati di un fattore due rispetto all'andamento sistematico per il n <126 nuclei nel n _P n _n schema.

Questo fenomeno potrebbe essere causato dalla forte interazione monopolare tra la valenza 1 F _7/2 protoni e 1 F _5/2 neutroni combinati con una maggiore occupazione dell'1 F _7/2 orbita protonica, che è stato confermato dai calcoli del modello di shell su larga scala.

I risultati aprono nuovi orizzonti in una parte poco esplorata della carta dei nuclidi, dove la particella α- viene preformata con maggiore probabilità ed emessa a un tasso di decadimento più veloce.

"Come possibile anticipazione di futuri studi in questa regione, ci si aspetta che questo effetto possa diventare ancora più forte negli isotopi di plutonio. Così, è estremamente intrigante estendere la sistematica della larghezza di decadimento ai nuclei con Z più alto, " suggerisce lo studio.