Científicos polacos que trabajan en Polonia, Francia y los EE. UU. Explicaron la misteriosa desintegración de protones con retardo β del estado fundamental del halo de neutrones de ¹¹ Ser. Los estudios dentro del modelo SMEC sugieren la existencia de resonancia colectiva, que lleva muchas características de un canal de desintegración de protones cercano, lo que explica esta desconcertante decadencia. Se argumentó que la aparición de tales estados resonantes cercanos al umbral es un fenómeno genérico en cualquier sistema cuántico abierto, en el que los estados consolidados y no consolidados se mezclan fuertemente.

La agrupación nuclear es uno de los fenómenos más desconcertantes de la física subatómica. Numerosos ejemplos de tales estructuras incluyen el estado fundamental de la ¹¹ Li núcleo con un halo de dos neutrones o la famosa resonancia Hoyle en ¹² C, que juega un papel vital en la síntesis de elementos más pesados ​​en las estrellas. Las resonancias estrechas cerca del umbral son fundamentales en condiciones astrofísicas, en el que la mayoría de las reacciones ocurren a muy bajas energías. Para estos estados, Los canales de emisión de partículas pueden competir eficazmente con otros tipos de desintegración. como las emisiones de fotones. La presencia generalizada de resonancias estrechas cerca del umbral de emisión de partículas sugiere que este es un fenómeno universal en sistemas cuánticos abiertos en los que los estados ligados y no ligados se mezclan fuertemente. resultando en la aparición de un estado colectivo con las características de un canal de desintegración cercano.

En un artículo publicado recientemente en Cartas de revisión física , físicos de la FIP PAN en Cracovia (Polonia), GANIL en Caen (Francia) y FRIB Facility (EE. UU.) Proporcionaron una explicación de la emisión de protones retrasada por la desintegración ß- del estado fundamental débilmente unido del ¹¹ Sea núcleo. En la primera etapa de este enigmático, proceso de dos etapas, el neutrón en el estado fundamental de ¹¹ Estar con la estructura del halo se desintegra en electrones, anti-neutrino y protón, causando la transformación de ¹¹ Sea el estado fundamental en la resonancia en ¹¹ B. En la segunda etapa, se emite un protón de esta resonancia (ver diagrama adjunto) a la ¹⁰ Sea el estado. La posibilidad de tal proceso de desintegración del halo en ¹¹ Se ha explicado por la existencia de resonancia en ¹¹ B con 1/2 + momento angular total y paridad, que se asemeja a muchas características de un canal de emisión de protones cercano. La proximidad de los umbrales de emisión de protones y tritio en ¹¹ B sugiere que esta resonancia también puede contener una mezcla de la configuración del grupo de tritio.

"El estudio se llevó a cabo sobre la base del modelo de capa incrustado en el continuo (SMEC). La medida de colectivización estatal cerca del umbral de emisiones de partículas (nucleón, deuteron, partícula α, etc.) es la energía de correlación, que se calcula para cada autoestado del SMEC. Los efectos en competencia determinan la energía de excitación en la máxima colectivización:acoplamiento a los canales de desintegración y las barreras de Coulomb y centrífugas. Para valores de momento angular más altos (L> 1) y / o para acoplarse al canal de emisión de partículas cargadas, el extremo de la energía de correlación está por encima del umbral de energía de este canal, "explica el profesor Jacek Okolowicz del Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia.

En el último trabajo experimental del grupo en la Universidad Estatal de Michigan, se observó emisión de protones en ¹¹ B de un estado con un momento angular total de 1/2 + o 3/2 +, la energía de 11,425 (20) MeV y un ancho de 12 (5) keV, que está poblado en la ß- decadencia de ¹¹ Sea el estado fundamental. La resonancia en ¹¹ B propuesto en este experimento es 197 (20) keV por encima del umbral de emisión de protones y 29 (20) keV por debajo del umbral de emisión de neutrones.

Los estudios teóricos que utilizan el modelo SMEC incluyen la interacción nucleón-nucleón efectiva en estados discretos del modelo de capa, y la interacción Wigner-Bartlett que describe el acoplamiento entre nucleones en estados ligados discretos y estados continuos. Los cálculos se realizaron para los estados Jπ =1/2 + y 3/2 + en ¹¹ B para determinar el momento angular más probable de la resonancia propuesta. Los estados del modelo de capa se mezclan mediante el acoplamiento con canales de reacción de protones y neutrones. La colectivización de la función de onda se encontró solo para el tercer estado 1/2 + excitado, para lo cual la energía de correlación máxima se encuentra 142 keV por encima del umbral de emisión de protones. Por eso, se concluyó que la resonancia en ¹¹ B, mediar en la descomposición del estado fundamental de ¹¹ Ser, debe tener un momento angular total y una paridad Jπ =1/2 +.

La resonancia estrecha 5/2 + a 11.600 (20) MeV, que se encuentra ligeramente por encima del umbral de emisión de neutrones y se descompone por la emisión del neutrón o partícula α, tiene un efecto significativo sobre el valor de la ¹⁰ B sección transversal de captura de neutrones. Esta enorme sección transversal sugiere que la función de onda de resonancia 5/2 + se modifica fuertemente al acoplarse a un canal de emisión de neutrones cercano. En efecto, en los cálculos del modelo SMEC, hay un sexto estado 5/2 + cerca del umbral de emisión de neutrones, que se acopla fuertemente en la onda parcial L =2 al canal [10B (3+) + n] 5/2 +. La colectivización máxima teóricamente determinada para este estado es 113 keV por encima del umbral de emisión de neutrones y cerca de la energía experimental del estado 5/2 +.

"Investigamos el desconcertante caso de la desintegración β-p + de ¹¹ Estar con un halo de neutrones. El análisis realizado dentro del modelo SMEC confirma la existencia de resonancia colectiva en ¹¹ B cerca del umbral de emisión de protones y favorece la asignación de Jπ =1/2 + números cuánticos. La función de onda de esta resonancia se asemeja a un canal de emisión de protones cercano. Significa que en este proceso la desintegración β puede interpretarse como una desintegración casi libre de un neutrón del ¹¹ Sea halo a la resonancia en ¹¹ B, en el que un solo protón se acopla con el ¹⁰ Sea central. La similitud de Jπ =1/2 + resonancia con el canal [ ¹⁰ Be + p] también explica el gran factor espectroscópico para la desintegración de protones y el ancho parcial muy pequeño de la desintegración α de este estado. Sin embargo, las propiedades del estado cercano Jπ =3/2 +, que decae principalmente por la emisión de la partícula α, puede explicarse por el cuarto estado 3/2 + del modelo SMEC. Este estado se acopla mal a los canales de emisión de un neutrón o protón. Por encima del umbral de emisión de neutrones [ ¹⁰ B + n] es una resonancia 5/2 +, que es crucial para ¹⁰ B captura de neutrones. La función de onda del sexto estado 5/2 + del modelo SMEC muestra una colectivización muy fuerte cerca del umbral de emisión de neutrones, que es la explicación de la enorme sección transversal observada para la captura de neutrones por ¹⁰ B, "dice el profesor Okolowicz.

La razón de la aparición de una resonancia colectiva de protones (neutrones) alrededor del umbral de emisión de protones (neutrones) es el acoplamiento L =0 (L =2) con el espacio de estado de dispersión de protones (neutrones). A este respecto, los ¹¹ El caso B sigue a otros espléndidos ejemplos de estados umbral en ¹² C, ¹¹ Li, o ¹⁵ F. En el futuro, estudios experimentales del ¹⁰ Sea (p, pag) ¹⁰ Se necesitará una reacción para comprender la naturaleza de la resonancia de protones a 11,425 MeV. Para conocer mejor la naturaleza del canal de reacción de neutrones y las resonancias de neutrones vecinos, ¹⁰ B (d, pag) ¹¹ Se deben examinar las reacciones. Además, Se requerirá un extenso análisis experimental y teórico para determinar la relación de ramificación para el canal β-p +, ya que el valor experimental sugerido actualmente es mayor en un factor de 2 que las predicciones del modelo SMEC. Los estudios teóricos futuros también deberían explicar el efecto del estado de neutrón virtual L =0 en el canal de reacción [ ¹⁰ B + n].