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

Bản đồ biến dạng hạt nhân có dạng phong cảnh núi non

Cho đến gần đây, các nhà khoa học tin rằng chỉ những hạt nhân rất nặng mới có thể kích thích trạng thái spin bằng 0 có độ ổn định tăng lên với hình dạng bị biến dạng đáng kể. Trong khi đó, một đội nghiên cứu quốc tế gồm các nhà nghiên cứu đến từ Romania, Pháp, Ý, Mỹ và Ba Lan đã chứng tỏ trong bài báo mới nhất của họ rằng những trạng thái như vậy cũng tồn tại trong hạt nhân nhẹ hơn nhiều nickel. Việc xác minh tích cực mô hình lý thuyết được sử dụng trong các thí nghiệm này cho phép mô tả các đặc tính của hạt nhân không có sẵn trong các phòng thí nghiệm trên Trái Đất. Hơn 99.9% khối lượng của nguyên tử đến từ hạt nhân của nó, thể tích của hạt nhân này nhỏ hơn thể tích của toàn bộ nguyên tử hơn một nghìn tỷ lần. Do đó, hạt nhân nguyên tử có mật độ đáng kinh ngạc khoảng 150 triệu tấn/cm3. Điều này có nghĩa là một muỗng canh vật chất hạt nhân nặng gần bằng một km khối nước. Mặc dù có kích thước rất nhỏ và mật độ đáng kinh ngạc, hạt nhân nguyên tử có những cấu trúc phức tạp được tạo thành t
Post a Comment
Read more

Các hạt nhân mới không bền được phát hiện

     Sự phát hiện hạt nhân không bền magnesium-18 bằng thực nghiệm đã cho thấy sự suy yếu của số magic cho lớp vỏ đóng của 8 neutron.      Hạt nhân nguyên tử thường chỉ bền khi chúng có tỉ số proton và neutron xác định. Các hạt nhân không bền thường là những hạt nhân có sự mất cân bằng lớn về số proton và neutron và có thể xuất hiện trong các phản ứng hạt nhân nhưng phân rã rất nhanh. Gần đây, Yu Yin của Đại học Bắc Kinh, Trung Quốc và Chenyang Niu của Đại học Bang Michigan và các đồng nghiệp đã phát hiện hạt nhân magnesium-18 không bền chưa từng thấy trước đây [1]. Phát hiện của họ mở ra một cơ hội mới để kiểm tra và tinh chỉnh các mô hình cấu trúc hạt nhân.      Trong các thí nghiệm của họ, nhóm nghiên cứu đã bắn chùm hạt nhân magnesium-20 chứa 12 proton và 8 neutron vào một bia. Phản ứng lấy đi 2 neutron từ một số hạt nhân để tạo thành magnesium-18. Các hạt nhân magnesium-18 này phát ra ngay 4 proton để phân rã thành oxygen-14, một quá trình mà nhóm đã phát hiện khi sử dụng quang ph
Post a Comment
Read more