Skip to content
Home » Bijna-drempelresonantie helpt bij het verklaren van een cont

Bijna-drempelresonantie helpt bij het verklaren van een cont

    Bijna-drempelresonantie helpt bij het verklaren van een cont

    Artikel Hoogtepunten | 28-sep-2022

    De waarneming van een resonantie in de beryllium-11-kern suggereert dat de protonemissie van beryllium-11 een proces in twee stappen is in plaats van een kanaal voor het verval van donkere materie.

    DOE/US Department of Energy

    De wetenschap

    De meeste massa in alledaagse materie om ons heen bevindt zich in protonen en neutronen in de atoomkern. De levensduur van een vrij neutron – een die niet aan een kern is gebonden – is echter onstabiel en vervalt door een proces dat bètaverval wordt genoemd. Voor neutronen omvat bètaverval de emissie van een proton, een elektron en een anti-neutrino. Bèta-verval is een veelvoorkomend proces. Wetenschappers hebben echter enkele belangrijke onzekerheden over de levensduur van het neutron en over het verval van het neutron in een kern die leidt tot een protonenemissie. Dit wordt bèta-vertraagde protonenemissie genoemd. Er zijn maar een paar neutronenrijke kernen waarvoor bèta-vertraagde protonenemissie energetisch is toegestaan. De radioactieve kern beryllium-11 (11Be), een isotoop die bestaat uit 4 protonen en 7 neutronen, waarvan het laatste neutron zeer zwak gebonden is, behoort tot die zeldzame gevallen. Wetenschappers hebben onlangs een verrassend grote bèta-vertraagde protonvervalsnelheid waargenomen voor 11Be.

    De gevolgen

    De ontdekking van een exotische bijna-drempelresonantie die protonverval bevordert, is een sleutel voor het verklaren van het bèta-vertraagde protonverval van 11Be. De ontdekking is ook een opmerkelijke en niet volledig begrepen manifestatie van de kwantumfysica met veel lichamen. Veellichaamsfysica omvat interagerende subatomaire deeltjes. Hoewel wetenschappers misschien de fysica kennen die op elk deeltje van toepassing is, kan het volledige systeem te complex zijn om te begrijpen. De waarneming van een bijna-drempelresonantie in 11B is de sleutel om de grote waarde van het bèta-vertraagde protonverval van 11Be te verklaren. De resultaten wijzen op een proces in twee stappen en weg van meer exotische verklaringen zoals een kanaal voor het verval van donkere materie. Het begrijpen van deze toestand helpt wetenschappers theorieën over onstabiele nucleaire systemen te verfijnen. Het roept ook vragen op over de aard van dit vervalproces, inclusief fysica die verder gaat dan het standaardmodel.

    Overzicht

    Sinds 11Be is een radioactieve neutronenrijke kern, kernfysici hadden niet verwacht dat het zou vervallen via protonradioactiviteit. De hoge waarde die werd waargenomen voor het bèta-vertraagde protonverval in 11Be leidde tot speculaties over de aard van het verval, inclusief exotische processen buiten het standaardmodel. Een alternatieve verklaring vereiste het bestaan ​​van een niet-geobserveerde, zeer nauwe resonantie in 11B.

    Natuurkundigen van het John D. Fox Accelerator Laboratory aan de Florida State University gebruiken een radioactieve 10Be-straal bij een meting van de 10Be(d,n)-reactie waargenomen in een smalle proton-afbrekende resonantie 11B. Dit resultaat ondersteunt het bewijs dat het bèta-vertraagde protonverval van 11Be is eigenlijk een sequentieel proces in twee stappen waarbij een bijna-drempelresonantie in 11B wordt eerst bevolkt in een bètaverval met een daaropvolgende protonenemissie. De positie van de resonantie en zijn vervaleigenschappen is een uniek geval dat de complexe kwantumfysica van onstabiele systemen benadrukt.

    financiering

    Dit materiaal is gebaseerd op werk dat wordt ondersteund door de National Science Foundation en door het Department of Energy Office of Science, Office of Nuclear Physics.

    Vrijwaring: AAAS en EurekAlert! zijn niet verantwoordelijk voor de juistheid van persberichten die op EurekAlert! door bijdragende instellingen of voor het gebruik van informatie via het EurekAlert-systeem.