揭示铟核内部相互作用的新技术

一项利用尖端核物理技术对富含中子的铟同位素进行的调查，已经开始解开单个粒子在原子核内的行为之谜。

自20世纪30年代初以来，我们已经知道原子核是由质子和中子组成的，质子决定了元素的原子序数。但人们对单个质子或中子在原子内部的行为仍然知之甚少。现在，来自加拿大、中国、芬兰、法国、德国、波兰、瑞典、瑞士、英国和美国的科学家开展了一项国际合作，朝着了解这些复杂的相互作用又迈进了一步。

核物理研究人员经常研究具有所谓“魔数”质子或中子的元素，这些元素结合得非常好，因此非常稳定。然而，为了了解核结构，使用了一个质子较少的核素，称为单质子空穴。通过研究电子跃迁，研究人员可以研究由于电子和原子核之间的相互作用而产生的单个粒子的原子超精细结构。这为原子核的磁和电特性提供了线索，从而可以完整地描述质子和中子在原子核内的分布和相互作用。

为了做到这一点，研究人员研究了铟-131，它有一个神奇的中子数(82个)和一个质子孔(有50个质子的锡也是神奇的)。然而，由于铟-131比它最常见的同位素多出16个中子，所以它非常不稳定——只持续大约0.28秒。因此，研究小组不得不使用一种名为共线共振电离光谱的尖端技术，在瑞士欧洲核子研究中心的同位素质量分离器在线设施(Isolde)进行，以获得实验结果。

克劳斯Blaum称这项工作“很棒”。布劳姆没有参与这项工作，但他是德国马克斯·普朗克核物理研究所的所长。“探测灵敏度已经被提高到每秒不到1000个原子就足以完成实验。”他说:“这使得我们甚至可以探测到非常奇特的放射性短命物种，比如这里报道的铟131。”

这些实验被两种不同的理论建模方法所证实，为研究人员展示了一种有效的方法来绘制原子核是如何结合在一起的，以及每个组成粒子是如何与其他粒子相互作用的。

Blaum补充说:“这些结果……提供了对单个粒子(或单个空穴)与其他(质子和中子)的集体行为的相互作用的深入了解，从而极大地提高了我们对复杂多体系统的理解。．

在铟-131实验之后，研究人员打算继续对短寿命同位素的研究，以更好地了解原子核是如何结合在一起的，以及每个原子核心中起作用的复杂力。