Los tamaños y formas de los núcleos con más de 100 protones eran hasta ahora inaccesibles experimentalmente. La espectroscopía láser es una técnica establecida para medir las propiedades fundamentales de los átomos exóticos y sus núcleos. Por primera vez, esta técnica se extendió para medir con precisión la ópticaLa excitación de los niveles atómicos en la capa atómica de tres isótopos del elemento pesado nobelio, que contienen 102 protones en sus núcleos y no se producen naturalmente. Esto fue informado por un equipo internacional dirigido por científicos del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Núcleos de elementos pesadospueden producirse en cantidades diminutas de unos pocos átomos por segundo en reacciones de fusión utilizando potentes aceleradores de partículas.Los resultados obtenidos están bien descritos por modelos nucleares, que sugieren que los núcleos tienen una estructura tipo burbuja con menor densidad en su centro que en su centro.superficie. Los resultados fueron publicados en un artículo reciente en Cartas de revisión física .
Los átomos consisten en un núcleo cargado positivamente rodeado por una capa de electrones. Los electrones internos penetran en el volumen del núcleo y, por lo tanto, las energías a nivel atómico están influenciadas por el tamaño y la forma del núcleo atómico. Una diferencia en el tamaño de dos núcleos atómicos diferentesComo resultado, por ejemplo, de un número diferente de neutrones se produce un pequeño cambio en los niveles de energía electrónicos. Las mediciones precisas de estas energías son posibles utilizando luz láser. Los cambios de energía se rastrean variando la frecuencia y, en consecuencia, el color de la luz requerida para excitarelectrones a niveles de energía más altos. Hasta ahora, este método solo podría aplicarse a los isótopos de elementos más ligeros que se producen a mayores tasas de producción y cuya estructura atómica ya se conocía a partir de experimentos con abundantes isótopos estables o de larga vida. Núcleos de elementos por encima del fermioFm, Z = 100 puede producirse en cantidades mínimas de unos pocos átomos por segundo en reacciones de fusión y, en general, solo existen en at most unos segundos.Por lo tanto, su estructura atómica hasta ahora no era accesible con métodos espectroscópicos con láser.
En los experimentos actuales, los isótopos de nobelio se produjeron por fusión de iones de calcio con plomo en el filtro de velocidad SHIP en la instalación del acelerador de GSI. Para permitir la espectroscopía láser, los átomos de nobelio de alta energía se detuvieron en gas argón. Los resultados se basan en unEl experimento anterior también se realizó en GSI, explorando las transiciones atómicas del nobelio No. El elemento químico con el número atómico 102 fue descubierto hace unos 60 años. El reciente experimento investigó los isótopos No-254, No-253 y No-252 que difierenen la cantidad de neutrones constituyentes en sus núcleos, con espectroscopía láser. Las velocidades disponibles para el experimento alcanzaron valores por debajo de un ion por segundo para el isótopo No-252.
A partir de las mediciones de la frecuencia de excitación para los isótopos individuales, se determinó el cambio de color de la luz láser requerida para No-252 y No-254. Para No-253, la fragmentación de la línea en varios componentes hiperfinos inducida porel único neutrón impar no apareado también se resolvió. Los tamaños y las formas de los núcleos atómicos se dedujeron del uso de cálculos teóricos de la estructura atómica del nobelio, que se llevaron a cabo en colaboración con científicos del Instituto Helmholtz de Jena en Alemania, la Universidad deGroningen en los Países Bajos y la Universidad de Nueva Gales del Sur en Sydney, Australia. Los resultados confirman que los isótopos de nobelio no son esféricos, sino que están deformados como un fútbol americano. El cambio medido en el tamaño es consistente con los cálculos del modelo nuclear realizados por científicos deGSI y de la Universidad Estatal de Michigan en los EE.UU .. Estos cálculos predicen que los núcleos estudiados presentan una menor densidad de carga en thsu centro que en su superficie.
Gracias a estos estudios pioneros, se podrán acceder a más nucleidos pesados para las técnicas espectroscópicas con láser, lo que permitirá una investigación sistemática de los cambios de tamaño y forma en la región de los núcleos pesados. Hasta ahora, estos experimentos solo son posibles en GSI y permiten un únicocomprensión profunda de la estructura atómica y nuclear de los elementos más pesados. Los resultados también juegan un papel para la futura instalación FAIR Instalación para la Investigación de Antiprotones e Iones, que actualmente está en construcción en GSI. Las mismas técnicas y métodos también podríanser empleado en la rama de baja energía del separador de súper fragmentos de FAIR.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Asociación Helmholtz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :