Die Welt um uns herum besteht aus Teilchen, die für das bloße Auge unsichtbar sind, doch Physiker gewinnen immer mehr Einblicke in dieses geheimnisvolle Reich. Die in Körperliche Überprüfung C Von der Osaka Metropolitan University durchgeführte Untersuchungen zeigen, dass sich die Kernstruktur eines Atoms wahrscheinlich abhängig von der Entfernung der Protonen und Neutronen vom Zentrum des Atomkerns ändert.
OMU-Student Maito Okada, Associate Professor Wataru Horiuchi und Professor Naoyuki Itagaki von der Graduate School of Science verglichen Berechnungen mit theoretischen Modellen mit vorhandenen experimentellen Daten, um festzustellen, ob Titan-48, das häufigste Isotop von Titan mit 22 Protonen und 26 Neutronen, eine Schalenmodellstruktur oder eine α-Cluster-Struktur (Alpha-Cluster) aufweist.
Während Schalenmodelle symmetrisch sind, geht man davon aus, dass α-Clusterstrukturen ein Alphateilchen im äußeren Bereich des Kerns aufweisen, wodurch eine asymmetrische Konfiguration entsteht. Ein α-Teilchen ist dasselbe wie Helium mit zwei Protonen und zwei Neutronen. Beim Alphazerfall wird dieses Teilchen emittiert; beispielsweise wird Titan-48 bei einem solchen Zerfall zu Calcium-44.
Das OMU-Team berechnete den Kollisionseffekt von hochenergetisch beschleunigten Protonen und α-Partikeln auf Titan-48. Grundlage hierfür war eine Theorie der Kernreaktionen, in der der Aufprall von Protonen auf einen Kern die Struktur nahe der Oberfläche des Zielkerns widerspiegelt, während die Kollision von α-Partikeln auf einen Kern die Struktur der äußeren Regionen widerspiegelt.
Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass sich Titan-48 je nach Abstand vom Zentrum des Atomkerns von einer Schalenmodellstruktur in eine α-Clusterstruktur verwandelt.
„Diese Ergebnisse stellen das herkömmliche Verständnis der Kernstruktur auf den Kopf und können Hinweise auf den α-Zerfallsprozess liefern, der in schweren Atomkernen auftritt und seit fast 100 Jahren nicht gelöst werden konnte“, sagte Professor Horiuchi und verwies dabei auf die Gamow-Theorie des Kernzerfalls.
„In Zukunft möchten wir die durch diese Forschung erzielten Ergebnisse erweitern, um uns der Herausforderung zu stellen, Probleme im Zusammenhang mit schwereren Kernen zu lösen.“
Mehr Informationen:
M. Okada et al, Shell-Cluster-Übergang in 48Ti, Körperliche Überprüfung C (2024). DOI: 10.1103/PhysRevC.109.054324. An arXiv: arxiv.org/html/2403.01685v1