激光光谱学提供第一次看到锘核

使用激光光谱学的锕系元素锘一直探索,提供第一个核属性的详细测量元素原子序数大于100。

计算氢原子的能级是一个量子力学教科书的问题。但随着原子变得较重,与多个质子,中子和电子在一个复杂的舞蹈吸引和排斥,计算得到更多的混乱和不确定。最重的元素是很难产生并迅速衰减,因此实验测试这些计算是极其困难的。

各种技术进行光谱存在于细胞核。等参数核磁矩不能直接测量,但从其他数据计算用模型。的各种模型存在重原子核,这可能导致争议的预测参数。

在另一种技术,激光光谱学测量频率的特定电子在一个原子的转换。这些过渡频率直接揭示核信息的属性,对其结构与之前不需要假设。激光光谱学是广泛用于研究奇异同位素的原子核,”说塞巴斯蒂安·雷德尔德国美因茨的亥姆霍兹研究所的领导工作。然而,它从未被用来研究元素原子序数100之前。几个创新需要“真正推动这项技术的极限”,他解释说。

雷德尔和同事产生三种不同的同位素的锕系元素锘(原子序数102),钙离子的发射高强度光束引导目标使用UNILAC加速器在达姆施塔特,德国。尽管锘比邻国更容易产生的元素周期表,研究者获得最多四个锘离子的钙离子通量每秒约4.4 x 10¹²粒子每秒。因此他们需要研究这些离子比传统激光光谱学中更有效。

这些离子首先中和,然后由两个激光探测。第一激发态原子从地面到第一激发态;第二从第一激发态原子电离。通过收集产生的离子,研究人员可以测量原子的比例,已经兴奋的从地面到第一激发态的激光,从而推断出第一激发态的能量在所有三个同位素。他们使用各种先进的原子计算——所有同意在预期的错误——将这些形状,旋转和原子核的结构。

问题解决

在一些预测,比如核磁矩^253年不,有理论模型之间的显著差异。”我们可以肯定地说,一个值在一篇论文赞同我们的结果比另一个值在另一篇文章中说的,“雷德尔解释道,“这是一个悬而未决的问题,我认为我们已经解决了。在其他人的,理论模型同意相当好,他们的研究结果证实了预测。”首次这样一些基本的确定性,我们理解的物理最重的元素,”他说。

核物理学家保罗Greenlees大学的Jyvaskyla在芬兰的印象。最初的工作在很大程度上依赖于先进的原子理论,他们开发的方法进行激光光谱学在锘非常印象深刻,现在他们可以比较他们的结果和最先进的核结构理论,”他说。他补充说,这项工作在超重元素的电子结构模型的验证是有趣的。当你起床越来越高的质子数开始有很多原子结构的相对论效应。研究人员开发的技术变得越来越敏感,所以他们能够越来越高的质子数。核之间有一个很好的协同理论和核实验和原子理论和原子的实验。”