西瓜形原子以最不尋常的方式分裂

一個國際研究小組發現了一種新的核粒子結構，它通過踢出單個質子而衰變。

原子核有 85 個質子和只有 103 個中子，既是已知以這種方式分解的最重的原子核，也是已知最輕的元素同位素砹（在）。

砹本身僅作為較重元素的衰變產物出現在地球上，而且不會持續很長時間。它的所有同位素都是放射性和短暫的，半衰期從幾小時到納秒不等。這有助于使砹最稀有的天然元素在地殼中。小于 1 克被認為在任何給定時間都存在于全球范圍內，并且僅以轉瞬即逝的痕跡存在。

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在這項新研究中，研究人員揭示了一種通過質子發射衰變的新型砹同位素，這種途徑并不典型。原子核通常通過一起發射中子和質子來衰變，因為阿爾法粒子或通過發射電子或正電子作為β衰變.

“質子發射是一種罕見的放射性衰變形式，其中原子核發射質子以邁向穩定的一步，”說第一作者 Henna Kokkonen，芬蘭于韋斯屈萊大學的核物理學家。

研究這種奇異的原子核并不容易——原子核的術語具有異常數量的質子和中子，這使得它們高度不穩定并容易快速衰變。除其他因素外，這種短暫的存在需要復雜的方法來召喚和檢查它們。

Kokkonen 和她的同事在于韋斯屈萊大學的加速器實驗室中產生了這種新型原子核，使用聚變蒸發反應，其中兩個原子核碰撞并融合，形成一個不穩定的復合原子核，然后為了追求穩定性而脫落粒子。

“原子核是在聚變蒸發反應中通過向天然銀靶材輻照而產生的⁸⁴Sr 離子束“，于韋斯屈萊大學核物理學家 Kalle Auranen說指的是實驗室回旋加速器粒子加速器發射的鍶束。

使用實驗室的充氣反沖分離裝置分離該反應的殘留物，然后通過光譜儀和一對探測器進行分析。

為了幫助解釋這些實驗數據，研究人員還擴展了核物理學的理論框架稱為非絕熱準粒子模型，其中闡明變形原子核的結構和力學。

該模型準確地再現了測量的衰變率，表明原子核可能是一個長橢球體——一個圓形物體，其兩極之間的距離超過其赤道直徑。

換句話說，細胞核是西瓜形的。

研究人員表示，這種形狀的確切原因尚不清楚，但它暗示了更深層次的謎團，值得進一步調查。

“原子核的性質表明價質子結合能的趨勢變化，”Kokkonen說.“這可能是通過重原子核中前所未有的相互作用來解釋的。”

像這樣的研究可以幫助為物質的組成部分提供新的線索，產生關于宇宙的基本知識，這些知識可能在許多不同的方面被證明是有用的。

更多觀察¹⁸⁸研究人員寫道，需要消除關于像這樣的奇異原子核如何發育和衰變的揮之不去的不確定性。

“同樣有趣的是研究目前未知的原子核的衰變¹⁸⁹在，“他們寫，另一種可能因質子發射而衰變的砹同位素。

該研究發表在自然通訊.

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