Gli scienziati hanno dimostrato l'efficacia di un metodo innovativo di misurazione della massa nucleare utilizzando la struttura dell'anello RI raro (R3) presso la Radioactive Isotope Beam Factory e l'hanno applicato alla misurazione della massa di un isotopo di palladio ricco di neutroni. Lo studio è stato pubblicato in Physical Review Letters il 15 aprile.

Lo studio è stato condotto da un gruppo di ricerca internazionale, tra cui scienziati dell'Istituto di fisica moderna (lMP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), del RIKEN Nishina Center, del Los Alamos National Laboratory e di altre istituzioni scientifiche.

L'origine degli elementi nell'universo è una delle questioni più importanti dell'astrofisica nucleare. Il processo di cattura rapida dei neutroni (processo r) è considerato responsabile della produzione di circa la metà degli elementi più pesanti del ferro. Tuttavia, i siti per i processi r sono ancora ambigui. La fusione di stelle di neutroni è uno dei siti più possibili.

Le simulazioni del processo di nucleosintesi forniscono informazioni importanti per interpretare osservazioni rilevanti e localizzare i suoi siti astrofisici. I valori di massa sperimentali dei nuclidi non solo forniscono dati affidabili per i calcoli, ma aiutano anche a migliorare i modelli di massa. Tuttavia, poiché il processo r coinvolge un gran numero di nuclei ricchi di neutroni che hanno basse rese e vita breve, è estremamente difficile produrre e misurare questi nuclei in laboratorio. Pertanto, una grande quantità di dati nucleari necessari nei calcoli del processo r può fare affidamento solo su modelli teorici.

Secondo studi precedenti, il palladio-123 ha un impatto significativo sulle abbondanze di A=122 e 123 nuclidi nel processo r. Per fornire dati affidabili per gli studi, gli scienziati hanno condotto l'esperimento di misurazione della massa di palladio-123 presso la struttura R3.

Questa è la prima applicazione della misurazione della massa che utilizza l'impianto R3 presso la fabbrica di fasci di isotopi radioattivi in ​​Giappone, che può fornire la più alta intensità al mondo di fasci di isotopi radioattivi. La struttura R3 è uno spettrometro di massa ad anello di stoccaggio simile a un ciclotrone recentemente commissionato. Sulla base della tecnica di iniezione auto-attivata isotopica, gli ioni pre-identificati possono essere selezionati e iniettati in R3 evento per evento. Pertanto, l'impianto R3 ha un vantaggio unico per le misurazioni di massa dei nuclidi di breve durata con rese di produzione estremamente basse.

Nell'esperimento, gli scienziati hanno prodotto i nuclei di interesse dalla frammentazione per fissione del raggio di uranio-238 che ha colpito un bersaglio di berillio. Hanno misurato un numero totale di 166 ioni palladio-123 con l'incertezza relativa della massa che ha raggiunto 2,3x10 ^-6 .

Sulla base dei nuovi dati di massa, gli scienziati hanno calcolato i rapporti di abbondanza degli elementi A=122 e A=123 nelle venti traiettorie del processo r della fusione della stella di neutroni con il modello della rete di reazione. Rispetto ai risultati del rapporto ottenuti sulla base del modello di massa teorico, i risultati del rapporto ottenuti sulla base dei nuovi risultati di massa di questo esperimento sono più coerenti con l'abbondanza osservata del processo r solare.

I nuovi risultati sperimentali migliorano la comprensione della struttura fine dei modelli di abbondanza degli elementi creati nel processo r. + Esplora ulteriormente

Nuovi dati per capire come sono fatti gli elementi più pesanti nel cosmo