Добавить новость
smi24.net
News in English
Август
2023

Long-Lived Quantum State Points Way To Solving Mystery In Radioactive Nuclei

0

Timothy Gray of the Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory led a study that may have revealed an unexpected change in the shape of an atomic nucleus. The surprise finding could affect our understanding of what holds nuclei together, how protons and neutrons interact and how elements form.

“We used radioactive beams of excited sodium-32 nuclei to test our understanding of nuclear shapes far from stability and found an unexpected result that raises questions about how nuclear shapes evolve,” said Gray, a nuclear physicist. The results are published in Physical Review Letters.

The shapes and energies of atomic nuclei can shift over time between different configurations. Typically, nuclei live as quantum entities that have either spherical or deformed shapes. The former look like basketballs, and the latter resemble American footballs.

How shapes and energy levels relate is a major open question for the scientific community. Nuclear structure models have trouble extrapolating to regions with little experimental data.

For some exotic radioactive nuclei, the shapes predicted by traditional models are the opposite of those observed. Radioactive nuclei that were expected to be spherical in their ground states, or lowest-energy configurations, turned out to be deformed.

What can turn a quantum state on its head?

In principle, the energy of an excited deformed state can drop below that of a spherical ground state, making the spherical shape the high-energy one. Unexpectedly, this role reversal appears to be happening for some exotic nuclei when the natural ratio of neutrons to protons becomes unbalanced. Yet, the post-reversal excited spherical states have never been found. It is as though once the ground state becomes deformed, all the excited states do, too.

Many examples exist of nuclei with spherical ground states and deformed excited states. Similarly, plenty of nuclei have deformed ground states and subsequent excited states that are also deformed — sometimes with different amounts or kinds of deformation. However, nuclei with both deformed ground states and spherical excited states are much more elusive.

Using data collected in 2022 from the first experiment at the Facility for Rare Isotope Beams, or FRIB, a DOE Office of Science user facility at Michigan State University, Gray’s team discovered a long-lived excited state of radioactive sodium-32. The newly observed excited state has an unusually long lifetime of 24 microseconds — about a million times longer than a typical nuclear excited state.

Long-lived excited states are called isomers. A long lifetime indicates that something unanticipated is going on. For example, if the excited state is spherical, a difficulty in returning to a deformed ground state could account for its long life.

The study involved 66 participants from 20 universities and national laboratories. Co-principal investigators came from Lawrence Berkeley National Laboratory, Florida State University, Mississippi State University, the University of Tennessee, Knoxville, and ORNL.

The 2022 experiment that generated the data used for the 2023 result employed the FRIB Decay Station initiator, or FDSi, a modular multidetector system that is extremely sensitive to rare isotope decay signatures.

“FDSi’s versatile combination of detectors shows that the long-lived excited state of sodium-32 is delivered within the FRIB beam and that it then decays internally by emitting gamma rays to the ground state of the same nucleus,” said ORNL’s Mitch Allmond, a co-author of the paper who manages the FDSi project.

To stop FRIB’s highly energetic radioactive beam, which travels at about 50% of the speed of light, an implantation detector built by UT Knoxville was positioned at FDSi’s center. North of the beam line was a gamma-ray detector array called DEGAi, comprising 11 germanium clover-style detectors and 15 fast-timing lanthanum bromide detectors. South of the beam line were 88 modules of a detector called NEXTi to measure time of flight of neutrons emitted in radioactive decay.

A beam of excited sodium-32 nuclei stopped in the detector and decayed to the deformed ground state by emitting gamma rays. Analysis of gamma-ray spectra to discern the time difference between beam implantation and gamma-ray emission revealed how long the excited state existed. The new isomer’s 24-microsecond existence was the longest lifetime seen among isomers with 20 to 28 neutrons that decay by gamma-ray emission. Approximately 1.8% of the sodium-32 nuclei were observed to be the new isomer.

“We can come up with two different models that equally well explain the energies and lifetime that we’ve observed in the experiment,” Gray said.

An experiment with higher beam power is needed to determine whether the excited state in sodium-32 is spherical. If it is, then the state would have six quantized units of angular momentum, which is a quality of a nucleus related to its whole-body rotation or the orbital motion of its individual protons and/or neutrons about the center of mass. However, if the excited state in sodium-32 is deformed, then the state would have zero quantized units of angular momentum.

A planned upgrade to FRIB will provide more power, increasing the number of nuclei in the beam. Data from the more intense beam will enable an experiment that distinguishes between the two possibilities.

“We’d characterize correlations between the angles of two gamma rays that are emitted in a cascade,” Gray said. “The two possibilities have very different angular correlations between the gamma rays. If we have enough statistics, we could disentangle the pattern that reveals a clear answer.”

The title of the paper is “Microsecond Isomer at the N=20 Island of Shape Inversion Observed at FRIB.”








Мебель, которой доверяют профессионалы — в "Аверсе"

Лео Канделаки и Анжелика Стубайло сыграют в новую трэвел-игру «Кто куда» на ТНТ

Московский фестиваль моды и роста «Зеленый подиум» состоится в четвёртый раз

Любовь в сердце и в «Тропикана Парк»


Tourism is increasing over prepandemic levels, overwhelming popular destinations

The founder of Deliciously Ella started a blog when suffering from severe chronic pain. Now, her multimillion-dollar snack empire is going global

Why Juventus spent 111m this summer for only one new player

The Best Story Of Chicago Bulls’ Offseason Just Got A Happy Ending


Методы стеганографии становятся популярнее: когда картинка может стать угрозой ИБ

Пьяный курянин избил супругу и чуть не задушил её штанами из-за ревности

Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби

В Курской области мужчина напал на полицейского


Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'

Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

Bungie promises to fix Destiny 2's new metroid-style morph ball as it makes players sick and glitches out on ultrawide monitors

'I destroyed months of your work in seconds' says AI coding tool after deleting a devs entire database during a code freeze: 'I panicked instead of thinking'



Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби

Студия Лебедева запустила образовательный проект, в котором заказчики сами создают свой дизайн

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Молодежь Подмосковья приглашают принять участие в конкурсе к 295-летию русского полководца Александра Суворова


Бесплатный курс и бесплатное обучение дизайну с личным наставником. Веб дизайн, UX дизайн, графический дизайн, дизайн для маркетплейсов

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной

Пассажиропоток аэропорта Курумоч увеличился на 5,5% за шесть месяцев 2025 года


В Московской области задержан томский предприниматель, укравший 8,5 млн рублей

Выставка о российском PR откроется в Музее предпринимателей, меценатов и благотворителей

Бортпроводник "Аэрофлота" получит более 500 тыс. рублей по искам к СМИ

Молодежь Подмосковья приглашают принять участие в конкурсе к 295-летию русского полководца Александра Суворова


Пегула: Свентек всегда недооценивает свою игру на траве

Бублик стал победителем турнира в Гштаде.

Новак Джокович проводит 900-ю неделю в топ-10 рейтинга ATP

Румынская теннисистка Бегу выиграла турнир в Яссах.


Юрист назвал способы получить выплату по страховке из-за затопленного авто

Пустые обещания: кто такой «воздухан» и когда уместно использовать это слово

Массовое строительство метро. 30 новых станций построят в Москве за 5 лет

Москва перестала справляться с затяжными ливнями и лишается дорог, мостов, автомобилей


Музыкальные новости

В Италии отменили концерт Гергиева 27 июля

The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

Ответы на вопросы. РУВИКИ устроила встречу со знаниями на VK Fest

Продюсер рассказал, почему заменил Shaman в опере «Князь Владимир»


Студия Лебедева запустила образовательный проект, в котором заказчики сами создают свой дизайн

Мебель, которой доверяют профессионалы — в "Аверсе"

Акция «Каникулы с Росгвардией» продолжается в Чеченской Республике

Молодежь Подмосковья приглашают принять участие в конкурсе к 295-летию русского полководца Александра Суворова


Полина Гагарина открыла официальную часть VK Fest в Москве

Компрессор по подписке – новая услуга на рынке оборудования

У России отняли исторический рекорд в фигурном катании и отдали его Америке перед Олимпиадой 2026 года в Италии

В Пулково перенаправили 22 летевших в Москву авиарейса


Рискнул на 100 тысяч рублей: инженер из Смоленска купил более 1,7 тысячи лотерейных билетов и выиграл автомобиль от «Национальной Лотереи» и РОЛЬФ на VK Fest

Зарядки для электромобилей «Энергия Москвы» станут платными

Москвичей предупредили о задержках наземного транспорта из-за ливня

Сильный ливень заблокировал людей в авто в центре Москвы


Путин выразил соболезнования семье председателя Верховного суда Подносовой

В Москве скончалась подруга Путина, которая рассказывала о его молодости: «Нам он как мужчина не нравился»

Министр юстиции поделился информацией о роли адвокатов в специальной военной операции.

Путин отметил победу синхрониста Мальцева на чемпионате мира в Сингапуре.




Собянин: создание 5 центров женского здоровья завершат в этом году

«Я на инвалидном кресле, он на «Тесле»: что случилось с блогером Мариш Мариш

После вспышки инфекции на теплоходе «Леонид Красин» начали расследование

Офтальмолог Кирилл Светлаков: секреты здоровых глаз для тех, кто носит контактные линзы


В центре Киева митингуют против реформ Зеленского

«СТРАНА.ua»: Зеленский раскритиковал ЕС за непредоставление обещанной помощи


В Москве впервые пройдет фестиваль экстремальных видов спорта

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби

Парк Юрия Лужкова 19 июля стал территорией мастеров экстремального спорта на фестивале The BOWL


Лукашенко призвал белорусских нефтяников «не раскачиваться, а бурить и бурить»

Куда Лукашенко хочет пристроить лишних дипломатов

Посланник Трампа рассказал, как «неформально» договаривался с Лукашенко: после нескольких тостов Минск освободил политзаключенных


Более 800 спортивных площадок обновят и обустроят в Москве - Сергей Собянин

Собянин: Продолжаем внедрять новый стандарт заботы о женском здоровье в одном месте

Собянин рассказал, как город заботится о природе при строительстве метро

Собянин: Модернизация двух корпусов ГКБ имени Вересаева завершится в этом году


Экономист оценил экологический и финансовый ущерб от пластиковых пакетов

Уже 59 орловчан решили побороться за просветительскую награду «Знание. Премия»

Россияне рассказали, по каким критериям выбирают квартиру для покупки в 2025 году

Фестиваль «Сады и цветы»: как Москву превращают в городской оазис


В Татарстане капитально отремонтировали 132 многоквартирных дома

Москва перестала справляться с затяжными ливнями и лишается дорог, мостов, автомобилей

Пустые обещания: кто такой «воздухан» и когда уместно использовать это слово

Юрист назвал способы получить выплату по страховке из-за затопленного авто


Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

В Нарьян-Маре из-за холодов возобновили подачу отопления в дома

В Башкирии ревнивец ранил жену шампуром и сдался полиции

Девочка упала при посадке на теплоход в порту Архангельска


В Симферополе на базе «Клинического госпиталя для ветеранов войн» функционирует гериатрический центр для пожилых людей с возрастными нарушениями

В Симферополе наградили юных крымчан за отвагу и решительность

Поезда в Крым и из Крыма следуют с задержками до пяти часов

Поезда "Таврия" по-прежнему задерживаются из-за ЧП в Ростовской области


Акция «Каникулы с Росгвардией» продолжается в Чеченской Республике

В Госдуме предложили компенсировать ущерб автомобилистам за затопленные машины

Телеведущая Ольга Орлова показала фигуру в бикини

Молодежь Подмосковья приглашают принять участие в конкурсе к 295-летию русского полководца Александра Суворова














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *