Skip to main content

Chuyển đổi điện từ bậc cao nhất được quan sát

Các quan sát cung cấp bằng chứng về sự chuyển đổi điện từ “bậc sáu” kỳ lạ trong sự phát xạ tia gamma của một đồng vị sắt, một phát hiện có thể cung cấp những cách thức mới để thử nghiệm các mô hình hạt nhân.



Giống như các electron của nguyên tử, hạt nhân của nguyên tử có thể tồn tại ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích. Nó cũng có thể phát ra các photon—thường ở bước sóng tia gamma—khi hạt nhân chuyển đổi giữa các trạng thái đó. Dễ quan sát nhất trong số các chuyển đổi này, được phân loại theo “tính đa cực” của chúng, là những chuyển đổi bậc thấp (lưỡng cực và bốn cực), có thể được mô hình hóa như sự phát xạ của các lưỡng cực hoặc tứ cực dao động. Khi thứ tự tăng lên, các chuyển đổi trở nên ít có khả năng xảy ra hơn và tên của chúng phức tạp hơn. Trước đây, quá trình chuyển đổi bậc năm (được gọi là triacontadipole) là quá trình chuyển đổi bậc cao nhất được quan sát. Bây giờ Alan John (AJ) Mitchell của Đại học Quốc gia Úc và các đồng nghiệp đã cung cấp bằng chứng thuyết phục cho quá trình chuyển đổi bậc sáu (hexacontatetrapole) [1].

Gợi ý về quá trình chuyển đổi hexacontatetrapole lần đầu tiên xuất hiện trong các thí nghiệm vào những năm 1970 trên sắt-53 (53Fe). Những thí nghiệm đó đã phát hiện ra sự phát xạ photon 3041-keV mờ nhạt mà không thể gán cho quá trình chuyển đổi bậc thấp hơn. Tuy nhiên, những nghiên cứu đó không thể loại trừ khả năng tín hiệu yếu đến từ một tạo tác tổng hợp trong đó nhiều photon năng lượng thấp đồng thời đập vào máy dò và được ghi lại dưới dạng một photon năng lượng cao.

Để giải quyết vấn đề này, Mitchell và các đồng nghiệp đã thực hiện các thí nghiệm quang phổ tia gamma có độ chính xác cao trên các đồng phân 53Fe bị kích thích được tạo ra ở máy gia tốc ion nặng. Đưa dữ liệu vào các mô phỏng, họ chỉ ra rằng phép cộng mang lại đóng góp không đáng kể cho dòng 3041-keV, thiết lập bản chất bậc sáu của quá trình chuyển đổi. Nhóm nghiên cứu cũng đã định lượng độ mạnh của quá trình chuyển đổi này và cải thiện đặc tính của các điểm mạnh và năng lượng của các quá trình chuyển đổi bậc bốn và bậc năm. Vì các quá trình chuyển đổi ở mức độ đa cực cao này về cơ bản khác với các quá trình chuyển đổi ở mức độ thấp, nên Mitchell nói rằng “những dữ liệu này cung cấp một cách duy nhất để thử nghiệm các mô hình vỏ hạt nhân”.

------------------------------------------

[1] T. Palazzo et al., “Direct measurement of hexacontatetrapole, E6 γ decay from 53mFe,” Phys. Rev. Lett. 130, 122503 (2023).


Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Gần đúng WKB cho lý thuyết Gamow của phân rã alpha

Đầu tiên, ta cần tìm hiểu gần đúng WKB (Wentzel–Kramers–Brillouin) là gì? Phương trình Schrödinger \begin{align} -\dfrac{\hbar^2}{2m}\dfrac{d^2\psi}{dx^2} + V(x)\psi &= E\psi \\ \dfrac{d^2\psi}{dx^2} &=-\dfrac{2m[E-V(x)]}{\hbar^2}\psi \end{align} Gọi \begin{equation} p(x) \equiv \sqrt{2m[E-V(x)]} \end{equation} là động lượng (cổ điển) của một hạt có năng lượng $E$ trong thế năng $V(x)$. Phương trình Schrödinger trở thành \begin{equation} \dfrac{d^2\psi}{dx^2} =-\dfrac{p^2}{\hbar^2}\psi \end{equation} Giả sử $E>V(x)$ (vùng cổ điển) khi đó $p(x)$ thực. Hạt bị nhốt trong hố thế. Một cách tổng quát, $\psi$ là hàm phức và ta có thể biểu diễn nó dưới dạng biên độ $A(x)$ và pha $\phi(x)$ \begin{align} \psi(x) = A(x)e^{i\phi(x)} \end{align} Thay vào phương trình Schrödinger \begin{align} A''+2iA'\phi'+iA\phi''-A(\phi ')^2 = -\dfrac{p^2}{\hbar^2}A \end{align} Ta tách làm 2 phương trình cho phần thực và ảo \begin{align} ...
Post a Comment
Read more

Hạt nhân bất ngờ có hình quả lê

Các thí nghiệm xác nhận rằng hạt nhân barium-144 có hình quả lê và gợi ý rằng sự bất đối xứng này rõ ràng hơn so với suy nghĩ trước đây. Hầu hết các hạt nhân đều có hình tròn hoặc hơi dẹt, giống như một quả bóng đá. Nhưng trong một số hạt nhân nhất định, proton và neutron sắp xếp theo cấu hình hình quả lê hơn. Chỉ một số ít hạt nhân bị biến dạng này được nhìn thấy trong các thí nghiệm. Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng barium-144 (144Ba) là thành viên của câu lạc bộ độc quyền này. Hơn nữa, nó có thể bị bóp méo nhiều hơn những gì các nhà lý thuyết mong đợi, một phát hiện có thể thách thức các mô hình cấu trúc hạt nhân hiện tại. Việc kiểm tra trực tiếp nhất xem hạt nhân có hình quả lê hay không là tìm kiếm cái gọi là sự chuyển dịch bát cực giữa các trạng thái hạt nhân, chúng bị triệt tiêu trong các hạt nhân đối xứng hơn. Sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng radium-224, radium-226 và một số hạt nhân nặng khác có hình quả lê. Trong nhiều thập kỉ, các nhà ...
Post a Comment
Read more

11 câu hỏi lớn nhất chưa có lời giải đáp của vật lý

Việc giải quyết những câu hỏi này có thể mở ra những bí mật của sự tồn tại và mở ra một kỷ nguyên khoa học mới trong vòng vài thập kỷ. Đây là một câu chuyện về vật lý hiện đại: Hai nhà khoa học làm việc tại cùng một trường đại học trong các lĩnh vực khác nhau. Một người nghiên cứu các vật thể khổng lồ ở cách xa Trái Đất. Người kia bị mê hoặc bởi những thứ nhỏ bé ngay trước mặt mình. Để thỏa mãn sự tò mò của mình, một người chế tạo kính thiên văn mạnh nhất thế giới và người kia chế tạo kính hiển vi tốt nhất thế giới. Khi họ tập trung các thiết bị của mình vào các vật thể ngày càng xa và nhỏ hơn, họ bắt đầu quan sát các cấu trúc và hành vi chưa từng thấy trước đây hoặc tưởng tượng ra. Họ phấn khích nhưng thất vọng vì những quan sát của họ không phù hợp với các lý thuyết hiện có. Một ngày nọ, họ rời khỏi thiết bị của mình để nghỉ giải lao uống cà phê và tình cờ gặp nhau ở phòng chờ của khoa, nơi họ bắt đầu than phiền về những gì cần làm với các quan sát của mình. Đột nhiên, cả hai đều nhậ...
Post a Comment
Read more