研究人员成功冷却了正电子原子 对反物质研究产生了重大影响

研究人员成功冷却了正电子原子对反物质研究产生了重大影响正电子冷却。欧洲核子研究中心的AEgIS合作小组在实验中演示了使用基于变石的激光系统对正电子进行激光冷却。资料来源：欧洲核子研究中心-米兰理工大学研究人员成功冷却了正电子原子，对反物质研究产生了重大影响，并促成了量子电动力学的新实验和反物质玻色-爱因斯坦凝聚物的可能性。被正电子束击中的多孔靶（室温）中流出的Ps原子的等效温度从380K降至170K，相应地，Ps均方根速度的横向分量也从54km/s降至37km/s。正电子的独特性质Ps是氢的小兄弟，正电子取代了质子。因此，它比氢轻约2000倍，能级降低了2倍。它很不稳定：在真空和基态下，两个粒子的自旋平行，它的湮灭寿命只有142毫微秒。在其短暂的生命周期内，必须进行Ps冷却，这使得这一过程相对于普通原子而言极具挑战性。使用大带宽脉冲激光器的好处是可以冷却大部分正电子云，同时延长它们的有效寿命，从而在冷却后获得更多的Ps供进一步实验使用。对反物质研究的影响AEgIS实验的目的是测量反氢气的重力加速度（作为反物质弱等价原理的测试），在该实验中，最后一个加速度是通过处于激发态的Ps与被困反质子之间的反应获得的。Ps的速度越低，形成反氢的概率就越高，因此必须尽可能产生动能最低的Ps。推进基础科学和潜在应用获得足够"冷"的Ps原子对基础科学至关重要，例如，对Ps激发能级进行精密光谱分析，可以前所未有的精度测试量子电动力学，或用纯轻子系统测试等效原理。此外，建立一个冷铂原子集合体的可能性可以为第一个反物质玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC，已通过激光冷却普通原子获得）铺平道路，在这种状态下，量子力学现象会宏观地显现出来。正电子玻色-爱因斯坦凝聚态将导致受激湮灭，这已被提议作为产生伽马射线能量范围内的相干电磁辐射的一种方法。该成果已作为编辑亮点发表在《物理评论快报》上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421597.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421597.htm

物理学家首次观测到氧-28 由8个质子和20个中子组成

物理学家首次观测到氧-28由8个质子和20个中子组成研究人员观察到富含中子的同位素28O和27O衰变为氧-24，为核结构理论提供了新的见解，并表明"反转岛"延伸到了氧同位素，从而能够对多中子相关性和奇异系统进行详细研究。东京工业大学物理系助理教授近藤洋介（YosukeKondo）领导的一个国际研究小组在发表于《自然》（Nature）上的一项新研究中，首次观测到两种这样的同位素--氧-28（28O）和氧-27（27O）--分别通过四个和三个中子衰变为氧-24。28O核由8个质子和20个中子组成，它是标准壳模型核结构图中少数几个"双魔力"核之一，因此具有重大意义。这项研究的成功得益于理化学研究所RI光束工厂的能力，它可以产生与厚液氢活动靶和多中子探测阵列耦合的不稳定核子强光束。高能29F光束产生的质子诱导核子剔除反应生成了中子不结合同位素27O和28O。研究人员观测了这些同位素，并通过直接探测其衰变产物研究了它们的性质。28O和27O同位素对现代核结构理论进行了严格的检验，拓展了我们的知识视野。资料来源：东京工业大学他们发现，27O和28O都以窄低共振形式存在，并将它们的衰变能量与复杂的理论模型结果进行了比较--一种是大规模壳模型计算，另一种是基于量子色动力学有效场理论新开发的统计方法。大多数理论方法都预测这两种同位素具有更高的能量。Kondo博士指出："具体来说，统计耦合簇计算表明，27O和28O的能量可以为这类abinitio方法中考虑的相互作用提供有价值的约束。""研究人员还研究了从29F射束中产生28O的截面，发现它与28O没有表现出封闭的N=20壳结构相一致。"Kondo博士解释说："这一结果表明，'反转岛'，即中子轨道之间的能隙减弱或消失，已经超出了氟同位素28F和29F的范围，延伸到了氧同位素。"Kondo博士解释说："目前的发现为我们提供了新的见解，尤其是对中子含量极高的原子核的见解，从而加深了我们对核结构的理解。此外，利用本研究中使用的多中子衰变光谱技术，还可以对多中子相关性进行详细调查，并对其他奇异系统进行研究。"希望未来的研究能揭开更多原子核的神秘面纱。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381119.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381119.htm

科学家发现一种新的原子核类型：190-砹

科学家发现一种新的原子核类型：190-砹在芬兰于韦斯屈莱大学加速器实验室进行的一项实验，成功地产生了一个以前未知的原子核，即190-砹。这种新的同位素是在84Sr光束粒子和银靶原子的聚变中产生的，通过使用RITU反冲分离器的探测器，该同位素在产品中被检测出来。来自于于韦斯屈莱大学物理系的博士生研究员HennaKokkonen资料来源：HennaKokkonen和KalleAuranen新核通过α衰变向更稳定的同位素衰变。α衰变是重核的一种常见衰变模式。来自于于韦斯屈莱大学物理系的博士研究员HennaKokkonen说："对新核子的研究对于理解原子核的结构和已知物质的极限非常重要。"新的发现是由最近毕业的科学硕士HennaKokkonen做出的。这项研究是她硕士论文的一部分。硕士论文的结果发表在同行评议的杂志上是不常见的，比如《物理评论C》，更不用说它报告了一种新的同位素。"在我的论文中，我分析了其中发现新同位素的实验数据。在我的论文过程和暑期实习期间，我了解了核子光谱学组的工作。现在我很高兴能在该小组工作，争取获得博士学位"。HennaKokkonen五年前从芬兰东南部的Juva搬到于韦斯屈莱市学习物理，现在她作为于韦斯屈莱大学加速器实验室的博士研究员继续学习。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367197.htm

物理学家发现原子核基态的分子结构

物理学家发现原子核基态的分子结构中国科学院近代物理研究所（IMP）的科学家及其合作者最近在原子核基态中发现了一种分子型结构。该研究成果发表在《物理评论快报》上，并作为"物理学特写"文章进行了重点报道。原子核是一个由质子和中子组成的量子多体系统，小得令人难以置信（只有原子的万分之一），但它却容纳了原子总质量的99.9%以上。核子之间的相互作用产生了各种有趣的核结构，从球形核到变形核，甚至是表面密度稀疏的中子晕。在这些结构中出现的团簇结构是一个引人入胜的现象。反运动学中的簇敲除反应示意图。资料来源：李鹏杰团簇结构的意义原子核的基态很少出现簇状结构。关于基态团簇结构的讨论可以追溯到1938年，当时理论物理学家通过分析α共轭核的结合能，提出在铍-8、碳-12和氧-16等原子核的基态中可能存在类似α分子的团簇结构。然而，由于经典壳模型的单粒子描述很受欢迎，这一理论假设仍未得到验证。IMP的科学家及其合作者利用一种涉及逆运动学敲除反应的新颖实验方法，验证了富中子原子核铍-10的基态存在分子型结构。该实验在日本理化学研究所西奈中心的放射性同位素束工厂（RIBF）进行。在实验中，铍-10的次级束以一半光速轰击一个2毫米厚的固体氢靶。束缚在铍-10原子核内的α原子团被质子击出，几乎没有动量转移到残余原子核上，从而保留了铍-10基态原子团结构的信息。铍-10原子核的类分子结构。资料来源：IMP李鹏杰证实长期存在的假设实验结果表明，敲除反应的实验截面与微观模型下的理论预测之间存在显著的一致性。这一验证支持了关于铍-10基态分子态结构的长期假说，即铍-10形成了一个α-α哑铃形内核，两个价中子垂直于内核轴旋转。论文第一作者、来自IMP的李鹏杰博士说："类似的结构在原子尺度上也能发现，但在原子核的基态中却异常罕见。"这项研究首次为原子核基态分子态结构的理论描述提供了实验证据，并为进一步探索富中子核基态α簇结构的演化铺平了道路。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401029.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401029.htm

科学家们在寻找暗物质的过程中发现新的物理现象

科学家们在寻找暗物质的过程中发现新的物理现象大约三年前，Wolfgang“Wolfi”Mittig和YassidAyyad开始寻找暗物质--也被称为宇宙中缺失的质量。尽管他们的探索没有发现暗物质，但科学家们还是发现了一些以前从未见过的、无法解释的东西。密歇根州立大学物理和天文学系的汉纳特聘教授、稀有同位素光束设施（简称FRIB）的教员Mittig说：“这就像一个侦探故事。”他说：“我们开始寻找暗物质，但我们没有找到它。相反，我们发现了其他一些对理论解释具有挑战性的东西。”为了使他们的发现有意义，该团队继续工作，进行进一步的测试并积累更多数据。Mittig、Ayyad和他们的同事在密歇根州立大学的国家超导回旋加速器实验室(NSCL)加强了他们的论点。研究人员在NSCL工作时发现了一条通往他们意料之外的目的地的新路线，他们在《物理评论快报》杂志上披露了这一点。此外，他们还揭示了耐人寻味的物理学在亚原子粒子的超小量子领域中的工作。科学家们特别表明，即使一个原子的中心或原子核挤满了中子，它也能通过吐出一个质子而找到一条通往更稳定构型的路线。暗物质是宇宙中最知名但最不为人所知的事物之一。科学家们几十年来一直知道，根据恒星和星系的运动，宇宙包含的质量比我们能感知的要多。尽管研究人员确信暗物质的存在，但他们还没有找到它的位置，也没有设计出如何直接探测它。西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学的加利西亚高能物理研究所（IGFAE）的核物理研究员Ayyad说：“找到暗物质是物理学的主要目标之一。”Mittig说，科学家们已经启动了大约100个实验，试图阐明暗物质到底是什么。他说：“经过20、30、40年的研究，没有一个人成功。”“但是有一个理论，一个非常假想的想法，你可以用一种非常特殊的核子来观察暗物质，”Ayyad说，他以前是NSCL的一个探测器系统物理学家。这一理论的核心是它所谓的暗衰变。它假设某些不稳定的原子核，即自然崩解的原子核，在崩解时可以抛弃暗物质。因此，Ayyad、Mittig和他们的团队设计了一个可以寻找暗衰变的实验，他们知道这种可能性对他们很不利。但是这场赌博并不像它听起来那么大，因为探测异类衰变也让研究人员更好地了解核和量子世界的规则和结构。研究人员有很大的机会发现新的东西。问题是那会是什么。Ayyad说，当人们想象一个原子核时，许多人可能会想到一个由质子和中子组成的块状球。但是原子核可以采取奇怪的形状，包括所谓的晕核。铍-11是晕核的一个例子。它是铍元素的一种形式，或者说是同位素，它的核内有四个质子和七个中子。它将这11个核粒子中的10个保持在一个紧密的中心团中。但有一个中子漂浮在远离核心的地方，松散地与原子核的其他部分结合在一起，有点像月亮环绕地球。铍-11也是不稳定的。在大约13.8秒的寿命之后，它通过所谓的β衰变而崩解。它的一个中子射出一个电子，变成一个质子。这使原子核转变为具有五个质子和六个中子的硼元素的稳定形式，即硼-11。但是根据那个非常假设...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313757.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313757.htm

核“爆米花”：新的研究揭示了神秘的强核力的真相

核“爆米花”：新的研究揭示了神秘的强核力的真相强核力是自然界的四种基本力之一，负责将原子核中的质子和中子固定在一起。它是一种非常短程的力，比其他基本力（如电磁力）强得多。他们的工作建立在原子结构的基础理论之上，这些理论源于阿贡物理学家和诺贝尔奖获得者玛丽亚-戈珀特-迈尔在20世纪60年代早期的研究。她帮助开发了一个核子结构的数学模型。她的模型解释了为什么原子核中一定数量的质子和中子会导致它极其稳定--这一现象在一段时间内让科学家感到困惑。镍-64原子核能量状态，当被激发到更高的能量状态时，镍-64核可以将其形状从球形变为扁形或凸形，如该图所示。资料来源：密歇根州立大学/ErinO'Donnell研究小组之前进行了类似的实验来研究强核力，研究当核子通过核反应产生激发态时，核子的结构会如何变化。这些以及在其他地方进行的其他实验促使他们研究镍-64，它有64个中子和质子。这种核是最重的稳定镍核，有28个质子和36个中子。这种镍同位素的特性使其结构在被激发到更高能量状态时发生变化。在他们的实验中，该团队使用阿贡串联林纳加速器系统（DOE科学办公室的一个用户设施）将镍-64核样品加速到铅靶上。铅原子能够通过铅的质子和镍的质子之间的排斥力产生的电磁力激发镍-64核。这个过程看起来类似于将一袋爆米花放入微波炉。随着爆米花粒的升温，它们开始爆成各种不同的形状和大小。从微波炉里出来的爆米花与进去的不一样，关键是，由于施加在它们身上的能量，这些内核改变了它们的形状。在镍-64核被激发后，一个名为GRETINA的仪器检测到了核衰变回其基态时释放的伽马射线。另一个名为CHICO2的探测器确定了参与相互作用的粒子的方向。探测器获得的数据使研究小组能够确定镍-64被激发时的形状。从对数据的分析中，研究人员得出结论，通过与铅的相互作用激发的镍-64核也改变了它们的形状，但是，镍的球形原子核并不会像爆米花那样变得蓬松，而是根据施加在它身上的能量大小，变成了两种形状之一：扁形、门把手或者凸形乃至像足球的，这一发现对于像镍-64这样由许多质子和中子组成的重核来说是不寻常的。"一个模型是现实的写照，只有当它能够解释之前的已知情况，并且具有一定的预测能力时，它才是一个有效的模型，"UNC-ChapelHill的教授和该论文的共同作者RobertJanssens说。"我们正在研究核子的性质和行为，以不断改进我们目前的强核力模型。"最终，研究人员希望他们在镍-64和周围核子中的发现能够为核科学领域未来的实际发现奠定基础，如核能、天体物理学和医学。"今天医院里50%以上的医疗程序涉及核同位素，"Janssens说。"而这些同位素大多是在做像我们这样的基础研究时发现的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341765.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341765.htm