Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich die Kernstruktur von Titan-48 ändert, wenn es aus unterschiedlichen Entfernungen beobachtet wird

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

Zur Verfügung gestellt von der Osaka Metropolitan University

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