Ritka atommagok elemzése a CERN ISOLDE berendezésével
A Tennessee-i Egyetem kutatói más intézetek tudósaival együtt dolgoztak az indium-134 nevű, nehezen előállítható izotópon. Ehhez a CERN ISOLDE létesítményében úgynevezett lézeres szétválasztási technikát alkalmaztak, hogy nagy tisztaságú indium-134-hez jussanak. Amikor ez az izotóp bomlik, különböző ónizotópokat hoz létre, köztük az ón-134, ón-133 és ón-132 magokat is.
A kísérletek során neutrondetektorokat is alkalmaztak. A legfontosabb eredmény, hogy sikerült először lemérni a béta-bomlást követő, két neutron egyidejű kibocsátásához szükséges energiát. Ez a kétneutron-kibocsátás kizárólag egzotikus, extrém rövid ideig létező atommagokban fordul elő. Most első alkalommal sikerült nemcsak megfigyelni, hanem energetikailag is mérni a jelenséget, ami új kutatási területet nyitott meg.
Kétséges modellek és új megfigyelések
Az egyik legfontosabb, hosszú ideje keresett jelenség, amit kimutattak, az ón-133-ban lévő, régóta feltételezett, de eddig nem látott egyedi neutronállapot. Korábban a kutatók úgy gondolták, hogy az ónmagban lejátszódó folyamatok után minden nyoma eltűnik az eredeti bomlási eseményeknek, vagyis az úgynevezett “amnésziás mag” elmélet érvényesült: a mag mintha elfelejtené, hogyan keletkezett. Most azonban kimutatták, hogy az indium emléke “árnyékként” benne marad az ónmagban. A neutronállapot az utolsó, alapvető gerjesztése volt az ón-133 mag szerkezetében, ezzel teljessé vált az atommag szerkezetének képe, és pontosabb modellezés válik lehetségessé.
Egy másik figyelemre méltó felfedezés, hogy e neutronállapot nem “statisztikus” módon népesül be. Azaz a mag bomlása során nem azok a szokványos, véletlenszerű minták érvényesülnek, amelyeket általában feltételeznek ezeknél a folyamatoknál. Ennek értelmezése azt sugallja, hogy ahogy a tudósok egyre távolabb merészkednek a stabil atommagoktól az egzotikus atommagok, mint például a tennesszin térségébe, a meglévő elméleti modellek már nem adnak kielégítő magyarázatot.
A kíváncsiságtól hajtott új kutatók
A kutatás egyik vezetője, Peter Dyszel, a Tennessee-i Egyetem fiatal doktorandusza volt, aki az egész kísérlet során kulcsszerepet vállalt. Ő tervezte és szerelte össze a neutronkövető detektorok állványait, kalibrálta a mérőeszközöket, elektronikai rendszereket telepített, és részt vett az adatelemzésben is. Munkája csapatmunka volt, és mindvégig kollégái tanácsai segítették előrehaladását.
Dyszel a fizika iránti érdeklődése már korán kialakult, amikor először hallott a béta-bomlásról, és arról, hogy az atommagok egészen új elemeket hozhatnak létre. Előbb vegyész szeretett volna lenni, de hamar rájött, hogy a fizikában találja meg azt a lehetőséget, ami a világ alapvető működésének megértéséhez vezeti.
Mérföldkő a nehézelemek keletkezésének megértésében
Az eredmények új lehetőségeket nyitnak mind a nehéz elemek születésének vizsgálatában, mind azoknak a csillagászati eseményeknek a modellezésében, amelyek során arany és más értékes elemek születnek. A most kimutatott kétneutron-kibocsátásban rejlő részletek, az ónmag “memóriájának” (vagyis a bomlási előzmények megőrzésének) felfedezése és a statisztikai szabályoktól eltérő bomlási mintázatok mind azt mutatják, hogy a modern kísérleti technikák alapjaiban formálják át azt, amit eddig a világegyetem leglátványosabb átalakulásairól gondoltunk.
