Los científicos han demostrado la eficacia de un innovador método de medición de la masa nuclear utilizando la instalación de anillo RI raro (R3) en la fábrica de haces de isótopos radiactivos y lo han aplicado a la medición de la masa de un isótopo de paladio rico en neutrones. El estudio fue publicado en Physical Review Letters el 15 de abril.

El estudio fue realizado por un equipo de investigación internacional, que incluye científicos del Instituto de Física Moderna (lMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), el Centro RIKEN Nishina, el Laboratorio Nacional de Los Alamos y otras instituciones científicas.

El origen de los elementos en el universo es una de las cuestiones más importantes de la astrofísica nuclear. Se considera que el proceso rápido de captura de neutrones (proceso r) es responsable de la producción de aproximadamente la mitad de los elementos más pesados ​​que el hierro. Sin embargo, los sitios para los procesos r siguen siendo ambiguos. La fusión de estrellas de neutrones es uno de los sitios más posibles.

Las simulaciones del proceso de nucleosíntesis brindan información importante para interpretar observaciones relevantes y ubicar sus sitios astrofísicos. Los valores de masa experimentales de nucleidos no solo proporcionan datos fiables para los cálculos, sino que también ayudan a mejorar los modelos de masa. Sin embargo, dado que el proceso r involucra una gran cantidad de núcleos ricos en neutrones que tienen bajos rendimientos y vidas cortas, es extremadamente difícil producir y medir estos núcleos en laboratorios. Por lo tanto, una gran cantidad de datos nucleares necesarios en los cálculos del proceso r solo pueden basarse en modelos teóricos.

Según estudios previos, el paladio-123 tiene un impacto significativo en la abundancia de nucleidos A=122 y 123 en el proceso r. Para proporcionar datos fiables para los estudios, los científicos llevaron a cabo el experimento de medir la masa de paladio-123 en la instalación R3.

Esta es la primera aplicación de medición de masa que utiliza la instalación R3 en la fábrica de haces de isótopos radiactivos en Japón, que puede proporcionar la mayor intensidad de haz de isótopos radiactivos del mundo. La instalación R3 es un espectrómetro de masas de anillo de almacenamiento similar a un ciclotrón puesto en servicio recientemente. Basado en la técnica de inyección autoactivada seleccionable por isótopos, los iones preidentificados se pueden seleccionar e inyectar en R3 evento por evento. Por lo tanto, la instalación R3 tiene una ventaja única para las mediciones de masa de nucleidos de vida corta con rendimientos de producción extremadamente bajos.

En el experimento, los científicos produjeron los núcleos de interés mediante la fragmentación por fisión del haz de uranio-238 que incidió en un objetivo de berilio. Midieron un número total de 166 iones de paladio-123 con una incertidumbre de masa relativa de 2,3x10 ^-6 .

Basándose en los nuevos datos de masa, los científicos calcularon las proporciones de abundancia de elementos A=122 y A=123 en las veinte trayectorias del proceso r de la fusión de estrellas de neutrones con el modelo de red de reacción. En comparación con los resultados de la relación obtenidos con base en el modelo de masa teórico, los resultados de la relación obtenidos con base en los nuevos resultados de masa de este experimento son más consistentes con la abundancia observada del proceso r solar.

Los nuevos resultados experimentales mejoran la comprensión de la estructura fina de los patrones de abundancia de elementos creados en el proceso r. + Explora más

Nuevos datos para comprender cómo se forman los elementos más pesados ​​en el cosmos