Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion tutkijat ovat onnistuneet toteuttamaan ensimmäisen optisen tutkimuksen neutroniluvun N = 50 alapuolella, lähellä tina-100:aa ja N = Z -linjaa.
Tutkimuksessaan he mittasivat hopea-96:n varaussäteen.
Tutkimustulokset julkaisi Nature Communications.
Jyväskyläläisten työn mahdollisti useiden eri tekniikoiden hyödyntäminen. He yhdistivät vaihekuvaavan ionisyklotroniresonanssi – Penningin loukku -massaspektrometrian, induktiivisesti kuumennetun ontelosieppari-ionilähteen ja resonanssi-ionisaatiospektroskopian.
”Nämä ponnistelut olivat huipentuma yli 10 vuoden kehitykselle”, kuvailee hanketta johtanut tutkija Mikael Reponen.
Teoreettisena kehyksenä tutkijat käyttivät uusinta ydinfysiikan tiheysfunktionaaliteoriaa ja uusimpia ydinrakennemalleja.
Vaikka teoreettiset mallit pystyivät toistamaan kokeellisesti mitatut varaussäteet raskaammille hopean isotoopeille hyvin, mikään niistä ei kyennyt ennustamaan havaittua jyrkkää varaussäteen kasvua hopea-96 isotoopissa N = 50 -kuoren alapuolella.
”Tämä mittaustulos haastaa nykyiset teoreettiset mallit ja motivoi uusien teoreettisten mallien kehittämiseen”, Reponen sanoo.
Pitkään odotettu läpimurto
Tinan massaluvun 100 isotooppi on raskain kaksinkertaisesti maaginen isotooppi. Sillä on siis sama määrä protoneja (Z = 50) ja neutroneja (N = 50).
Sen alapuolinen alue ydinkartassa on ollut tutkijoiden kiinnostuksen kohteena jo vuosia. Tekniset vaikeudet ytimien tuottamisessa ovat kuitenkin tähän asti estäneet keskeisimpien ominaisuuksien, kuten massan, koon ja muodon, mittaukset.
Alueen atomien ytimissä korostuu neutroni-protoni -parien vuorovaikutus, mikä tekee niistä hedelmällisiä teoreettisten ennusteiden testaamiseen.
Alueen isotoopeilla on isomeerejä, pitkäikäisiä viritystiloja, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia. Lisäksi röntgenpurskeissa tapahtuvat astrofysikaaliset prosessit kulkevat näiden ytimien läpi.
Nyt julkaistussa tutkimuksessa jyväskyläläisten yhteistyökumppaneina toimi muun muassa Cern-tutkimuskeskuksen ja MIT-yliopiston tutkijoita.
(Kuva Mikael Reponen/Jyväskylän yliopisto) Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion tutkijat onnistuivat mittaamaan hopea-96:n varaussäteen.
