Des chercheurs du Laboratoire Accelerator de l’Université de Jyväskylä, Finlande, ont mesuré précisément les masses atomiques d’isotopes de lanthane radioactif et ont trouvé une caractéristique intéressante dans leurs énergies de liaison nucléaire. La découverte fournit des données essentielles pour comprendre comment les éléments plus lourds que le fer sont produits dans le cosmos et déclenche de nouvelles recherches pour élucider la structure nucléaire sous-jacente provoquant ce changement inattendu dans les énergies de liaison nucléaire.
Les énergies de liaison nucléaire des noyaux radioactives riches en neutrons sont des entrées essentielles pour les calculs portant sur l’origine des éléments lourds dans le cosmos. Récemment, les chercheurs ont produit des isotopes de lanthane radioactifs riches en neutrons à l’aide de l’installation en ligne de séparation des isotopes ion (Igisol). Les isotopes produits sont de courte durée et donc difficiles à étudier. La recherche est publié dans le journal Lettres d’examen physique.
« Grâce à la technique de résonance du cyclotron d’image d’image d’image en phase très sensible, les masses pour six isotopes de lanthane pourraient être déterminées avec une très haute précision en utilisant le spectromètre de masse de piège Jyfltrap. 153 ont été mesurés pour la première fois « , explique le professeur Anu Kankainen de l’Université de Jyväskylä, qui a dirigé la recherche dans le cadre de sa Maiden de projet ERC Cog.
Un phénomène observé dans les collisions d’étoiles à neutrons
Les mesures de masse de haute précision ont été utilisées pour étudier les énergies de séparation des neutrons des isotopes de lanthane. L’énergie de séparation des neutrons indique la quantité d’énergie nécessaire pour éliminer un neutron du noyau d’un isotope donné.
« Il donne des informations sur la structure du noyau et est une entrée essentielle pour calculer les taux de capture de neutrons astrophysiques pour le processus rapide de capture de neutrons (R) qui se déroule au moins dans les fusions de neutrons, comme en témoigne, par exemple, par l’observation de Kilonova De la fusion GW170817, « explique Kankainen.
Une «bosse» inconnue sur l’écran d’un scientifique
Dans ce travail, les chercheurs ont déterminé les énergies de séparation à deux neutrons des isotopes de lanthane et ont découvert une forte augmentation locale, une «bosse», dans les valeurs, lorsque le nombre de neutrons augmente de 92 à 93. La bosse observée est unique et appelle pour d’autres études.
« Après avoir fait l’analyse des données de masse et calculé les énergies de séparation à deux neutrons, j’ai été surpris de trouver cette caractéristique. Aucun des modèles de masse nucléaire actuels ne peut l’expliquer. Structure nucléaire de ces isotopes, mais elle nécessitera des investigations plus approfondies avec des méthodes complémentaires, telles que la spectroscopie laser ou nucléaire « , explique un doctorat. Le chercheur Arthur Jary de l’Université de Jyväskylä, qui défendra son doctorat. thèse au Département de physique en juin.
Les modèles théoriques doivent être développés
Les nouvelles valeurs de masse précises ont changé les taux de réaction de capture de neutrons astrophysiques calculés jusqu’à environ 35% et ont réduit les incertitudes liées à la masse jusqu’à un facteur de 80 dans les cas les plus extrêmes.
« Ces taux de réaction améliorés sont importants pour aborder la formation du pic d’abondance de la terre rare dans le processus R. Plus important encore, les mesures montrent que les modèles de masse nucléaire actuels utilisés dans les modèles astrophysiques ne prédisent pas cette fonctionnalité et nécessiteront des développements supplémentaires À l’avenir, « dit Kankainen.
Plus d’informations:
A. Jaries et al, Bump proéminente dans les énergies de séparation à deux neutrons des isotopes de lanthane riche en neutrons révélés par spectrométrie de masse à haute précision, Lettres d’examen physique (2025). Doi: 10.1103 / PhysRevLett.134.04250. Sur arxiv: arXiv.org/abs/2408.06221