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

Vật lý thiên văn hạt nhân

Khi đề cập đến vật lý hạt nhân, chúng ta thường nghĩ đến những ứng dụng sử dụng năng lượng toả ra từ các phản ứng hạt nhân hay công thức E = mc 2 nổi tiếng. Tuy nhiên, vật lý hạt nhân còn có rất nhiều ứng dụng khác trong khoa học công nghệ (ví dụ như nghiên cứu cấu trúc vật liệu, kiểm tra không hủy mẫu) và đời sống xã hội (ví dụ như xạ trị và chẩn đoán hình ảnh trong y học, chiếu xạ trong công nghệ bảo quản thực phẩm). Bên cạnh những ứng dụng, ngành khoa học cơ bản nghiên cứu về hạt nhân nguyên tử từ lâu đã mở rộng đối tượng nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. Cho đến ngày nay, trong lĩnh vực này vẫn còn những đối tượng nghiên cứu quan trọng liên quan đến hai ngành vật lý hiện đại đang rất được quan tâm như vật lý hạt cơ bản (các quá trình phân rã, tương tác trong vật lý hạt nhân liên quan đến tương tác mạnh, yếu và điện từ trong Mô hình Chuẩn) và vật lý thiên văn (sự hình thành các nguyên tố trong vũ trụ, sao neutron, . ..). Trong sự tỏa sáng của các ngôi sao và quá ...
Post a Comment
Read more

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

Thăm dò Hạt nhân Helium ngoài Trạng thái Cơ bản

Một thí nghiệm tán xạ electron mới thách thức sự hiểu biết của chúng ta về trạng thái kích thích đầu tiên của hạt nhân helium. Hạt nhân helium, còn được gọi là hạt α, bao gồm hai proton và hai neutron và là một trong những hạt nhân nguyên tử được nghiên cứu rộng rãi nhất. Với số lượng nhỏ các thành phần, hạt α có thể được mô tả chính xác bằng các phép tính nguyên tắc đầu tiên. Chưa hết, các trạng thái kích thích của hạt α vẫn còn là một điều bí ẩn, bằng chứng là có sự bất đồng xung quanh sự kích thích từ trạng thái cơ bản 0+1 đến trạng thái kích thích đầu tiên 0+2 [1]. Các dự đoán lý thuyết cho quá trình chuyển đổi này không phù hợp với các phép đo, nhưng độ không đảm bảo thực nghiệm quá lớn nên không thể rút ra các hàm ý. Giờ đây, Nhóm cộng tác A1 tại Mainz Microtron (MAMI) ở Đức đã đo lại quá trình chuyển đổi này thông qua tán xạ điện tử không đàn hồi [2]. Dữ liệu mới cải thiện đáng kể độ chính xác so với các phép đo trước đó và xác nhận sự khác biệt ban đầu. Kết quả mang lại những h...
Post a Comment
Read more