Il nuovo strumento da misurare accelerare i nuclei è un veloce-fascio in primo luogo

Tutti i nuclei si compongono dei protoni e dei neutroni e la forma stabile di Ge-73, relativamente abbondante su terra e comunemente usata come semiconduttore nell'industria di computazione, ha 32 protoni e 41 neutrone. Ge-64, in opposizione, ha un numero equivalente dei protoni e dei neutroni - 32 di ciascuno - una combinazione eccessivamente rara per questo elemento. La funzione del ciclotrone coppia NSCL è un mondo-capo nella produzione degli isotopi esotici e instabili.

“Il fatto che a tempo sufficiente del fascio di NSCL potrebbe essere assegnato per uno sviluppo graduale di nuova tecnica era cruciale per il successo di questo esperimento„, dice Alfred Dewald, un'università di fisico di Colonia e di co-author della carta. “Non c'è nessuna altra funzione in modo da messo a fuoco sulla spettroscopia dei nuclei esotici usando la spettroscopia dei raggi gamma.„

I fisici sono interessati in isotopi come Ge-64 con gli insiemi di specchio-immagine dei protoni e dei neutroni che fanno parte di una regione totale specifica - più pesante del nichel e dell'accenditore che inscatolano. È una vicinanza nucleare contrassegnata dai fenomeni sconosciuti, compreso i nuclei che cambiano velocemente da essere in tondo al sigaro o pancake-a forma di. I vasti profili teorici di comportamento di figura-spostamento sono capiti bene, tuttavia finora, l'osservazione sperimentale precisa è stata difficile da realizzare.

Il metodo si è applicato dalle cerniere dei ricercatori sull'effetto di Doppler - lo stesso principio che fa un sano d'avvicinamento dell'ambulanza più su lanciato che uno che viaggia via, o che induce insieme le onde ad essere più appropriatamente orientate davanti ad una persona che cammina attraverso l'acqua che le onde che strascicano dietro.

I raggi gamma, una forma di onde chiare, hanno una frequenza dell'insieme, una misura di quanto le onde sono spaziate molto attentamente. Quando un nucleo commovente emette un raggio gamma, l'onda del raggio sembrerà appiattita nei sensi di andata ed allungata fuori nei sensi a rovescio. Misurando questi spostamenti di Doppler, gli scienziati possono calcolare la velocità del nucleo quando ha liberato il raggio gamma.

Nello studio, gli scienziati hanno diretto un fascio di Ge-64 in un foglio metallizzato sottile che ha ritardato il fascio giù senza arrestarlo. I nuclei Ge-64 hanno cominciato in una condizione ad alta energia e sono caduto ad una condizione più bassa, un de-excitation che potrebbe accadere prima o dopo il passaggio attraverso lo strato.

I raggi gamma emessi prima che il nucleo raggiunga la stagnola avranno spostamenti di Doppler differenti confrontati a quelli emessi dai nuclei che spostano la loro condizione verso il basso dopo il passaggio attraverso la stagnola. Ciò è perché i nuclei hanno rallentato.

Confrontando quanto raggi gamma sono venuto dai nuclei prima o dopo il passaggio attraverso la stagnola, gli scienziati possono determinare la distanza media dove le condizioni emozionanti in Ge-64 sono decaduto. Conoscendo questa distanza, i calcoli semplici che collegano la velocità, la distanza ed il tempo hanno reso il tempo medio che è richiesto per il Ge-64 alle condizioni del cambiamento, informazioni importanti a figura di comprensione, la struttura ed altre proprietà importanti del nucleo.

NSCL studia gli isotopi spezzettando i fasci dei nuclei che viaggiano a più di 62.000 miglia al secondo. Questo metodo del veloce-fascio tiene determinati vantaggi sopra i mezzi alternativi di produzione degli isotopi rari, permettendo che i fisici studino i nuclei al bordo estremo dell'esistenza. Per esempio, nelle facilità del veloce-fascio bene-è capito come i nuclei che in primo luogo colpiscono un obiettivo ed allora urtano i rivelatori a valle rallentano e si arrestano, un fatto che permette le misure impegnative.

Ma studiare tali nuclei d'accelerazione è abbondante con le sfide, anche, come la filtrazione e la purificazione del fascio ed avere l'apparecchiatura di destra per rilevare i pochi isotopi richiesti dai molti miliardi dei miliardi di altre particelle nel fascio. Finora, tali sfide avévano ostacolato il successo degli esperimenti di misura di corso della vita alle facilità del veloce-fascio.

“Per fare questo esperimento accadere, dovete riunire tutti gli elementi che superiori avete a disposizione in laboratorio e dai nostri utenti,„ ha detto Starosta, l'autore importante della carta. “Dovete tutto essere ottimizzato ed è accaduto per questo esperimento particolare.„

La chiave al successo della squadra era un dispositivo progettato da Dewald che è capace di effettuare le misure in volo altamente precise di distanza sulla scala di submicron. Un micron è un-milionesimo di un tester.

“Ad un terzo della velocità di luce richiede circa 10-14 secondi per viaggiare un micron,„ Dewald ha detto. “Questa precisione è un fattore importante per raggiungere la precisione finale di circa 10-13 secondi con quale misura i corsi della vita delle eccitazioni nucleari.„

“È molto importante avere un nuovo metodo disponibile misurare i corsi della vita dei nuclei esotici, come da questi corsi della vita impariamo che i la maggior parte circa la struttura quantal dei nuclei atomici„ hanno detto gennaio Jolie, il direttore istituto per fisica nucleare dell'università di Colonia, “inoltre, il nuovo metodo concede determinare i corsi della vita per le più alte eccitazioni che può essere raggiunto con i metodi convenzionali.„

Il successo dello studio è significativo per un altro motivo - è soltanto la seconda volta una misura precisa di corso della vita è stata effettuata nella parte misteriosa del paesaggio nucleare dove i rapporti insoliti del protone-neutrone possono causare il comportamento sconosciuto.

“Sta aprendo un'intera gamma degli studi possibili,„ ha detto Roderick Clark, un fisico e co-capo del gruppo della struttura nucleare al laboratorio nazionale del Lawrence Berkeley, che non è stato coinvolto nell'esperimento. “Che è per quanto potete andare, le frontiere di questa ricerca. Ciò è una delle zone che NSCL sta conducendo il mondo dentro.„

La ricerca è stata sostenuta dal National Science Foundation degli Stati Uniti e dal für Schwerionenforschung (GSI) del Gesellschaft in Germania.

NSCL è un laboratorio mondo-principale per la ricerca rara dell'isotopo e la formazione nucleare di scienza.

Una versione della pubblicazione preliminare della carta è disponibile a lanl.arxiv.org/abs/nucl-ex/0703021.

Nota del redattore: L'interno Annie Jia di scrittura di scienza di NSCL ha scritto questo rilascio