2019-02-21 23:16:02
氧气核中是否存在α粒子凝聚物

处于最低能态(基态)的核由中子和质子组成。核中的两个质子和两个中子可以聚集在一起形成α粒子。当细胞核获得足够的能量分解成α粒子时,α粒子可以将自己排列在尽可能低的量子能级,形成玻色 - 爱因斯坦凝聚体。例如铍-8的基态和着名的碳-12“霍伊尔”状态,以Fred Hoyle命名,他首先假定它存在以解释恒星中碳的产生。类似的状态是否存在于氧-16和氖-20等其他同位素中?德克萨斯A&M大学的核研究人员指出,类似于Hoyle状态的状态存在于氧-16中。

碳-12中Hoyle态的存在非常重要。事实上,正是由于这种状态,碳-12(我们所知道的生命的关键因素)可以在早期宇宙中形成。碳-12霍伊尔状态也具有独特的特征。这些特征可以通过将碳描述为α粒子的稀释气体来解释,这意味着存在类似于众所周知的分子玻色 - 爱因斯坦凝聚物的新核态物质。寻找类似于较重核中的碳-12霍伊尔状态的状态将表明在碳-12中霍伊尔状态不是幸运的。相反,它是一种核物质状态,可以在类似条件下的其他原子核中找到。

对较重核中类似于Hoyle态的状态的识别和研究可以为核物质中α凝聚物的存在提供测试。在德克萨斯A&M大学回旋加速器研究所,研究人员使用厚氦靶和氖-20束研究了氖-20和α粒子之间的反应。在探测器放置在实验室末端之前,该团队调整了氦气的压力以阻挡光束。当光束在腔室中行进时,它逐渐失去能量,从而可以在气体内部的不同位置形成不同激发能量的系统。该团队在实验过程中检测到产生一个,两个,三个和最多四个α粒子的事件。放置在腔室末端的探测器测量进入的颗粒的能量和位置以及与其他反应产物区别的α粒子。对产生三种α粒子的事件数据的分析使得该团队能够识别碳-12中的Hoyle状态。将该状态衰变为三个α粒子与文献中的其他数据一致。尽管有关四个α粒子事件的统计数据很少,但该团队可以确定一个大约15.2 MeV的结构,这个结构可能对应于类似于氧气-16中Hoyle状态的状态。以前,研究人员观察到这种状态,但他们没有观察到它衰变为四个α粒子,证实了这种状态的α团簇性质。对衰变路径的进一步分析表明,通过在基态中发射两个铍-8或通过在霍尔状态下发射α粒子和碳-12,以相等的概率进行衰变成四个α粒子。

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