Wetenschappers ontrafelen het geheim van de halokernen!

Wetenschappers ontrafelen het geheim van de halokernen!

Wetenschappers van verschillende instellingen hebben met succes een nieuwe methode getest voor het analyseren van halo-kernen. De groep bestaat uit onderzoekers van Johannes Gutenberg University Mainz, Texas A&M University, Brookhaven National Laboratory, Michigan State University en de University of Surrey. Deze methode, bekend als de ratiomethode, is experimenteel bewezen en gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Beoordeel natuurkundebrieven gepubliceerd.

Halokernen, een klasse van atoomkernen, worden gekenmerkt door hun omvang en onstabiele eigenschappen. Een voorbeeld is beryllium-11, waarvan de halfwaardetijd slechts 13 seconden bedraagt. Deze kernen hebben het potentieel om zich los te maken van één of twee neutronen en een diffuse halo rond een compacte kern te vormen.

De verhoudingsmethode in detail

De ratiomethode is oorspronkelijk in 2011 ontwikkeld door Pierre Capel, Ronald C. Johnson en Filomena M. Nunes. Het doel van deze methode is om de structuur van de halo-kernen nauwkeurig te bepalen door de verhouding van hun verstrooiings- en vervalhoekdoorsneden te analyseren. Hierdoor kunnen experimentele invloeden worden geminimaliseerd, wat resulteert in een grotere nauwkeurigheid.

Het was cruciaal voor het experimentele team om beryllium-11 te creëren aan de Texas A&M University. Vervolgens brachten ze deze isotoop in botsing met koolstof-12. De resultaten toonden aan dat de verstrooiings- en vervaldoorsneden vergelijkbare kenmerken hebben, wat de geldigheid van de ratiomethode bevestigde.

Vooruitzichten en toekomstige experimenten

Als onderdeel van hun onderzoek zijn de wetenschappers van plan ook koolstof-19 te onderzoeken. Deze toekomstige experimenten moeten een nauwkeurigere bepaling van de scheidingsenergie mogelijk maken en waardevolle informatie verschaffen over de halostructuur. Het bijbehorende experiment zal plaatsvinden bij de FRIB (Facility for Rare Isotope Beams), die wordt beschouwd als de krachtigste zware-ionenversneller en grotendeels wordt beheerd door de Michigan State University.

Bovendien wordt verwacht dat gegevens uit het FRIB-experiment zullen bijdragen aan de gelijktijdige meting van elastische verstrooiings- en vervaldwarsdoorsneden voor koolstof-19. Dit zou belangrijke inzichten kunnen opleveren in de eigenschappen van koolstof-18, koolstof-19 en boor-18. Het project wordt gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) en zijn Office of Science, dat de grootste ondersteuner is van fundamenteel onderzoek in de natuurwetenschappen in de Verenigde Staten.

De ratiomethode vertegenwoordigt dus een aanzienlijke vooruitgang in de kernfysica, omdat deze een verbeterde nauwkeurigheid bij de analyse van onstabiele isotopen mogelijk maakt. De gecombineerde expertise van de deelnemende instellingen belooft licht te werpen op fundamentele vragen in de nucleaire astrofysica en fundamentele interacties.