波兰科学院核物理研究所 “伽马线拟合质量”表面(chi^2表面)作为其跃迁能Eγ和所研究的核态寿命τ的函数的二维图
用十字标记的表面最小值确定了最佳拟合值Eγ和τ，黑线说明了这些量的不确定性(误差)
在图像的背景中呈现了实验中使用的三个探测器系统:AGATA、PARIS和VAMOS
(来源:IFJ潘)信贷:IFJ潘 IFJ·潘的科学家与来自米兰大学(意大利)和其他国家的同事一起证实了将三核子相互作用纳入20O原子核电磁跃迁描述的必要性
对验证现代核结构理论计算至关重要的是应用最先进的γ射线探测器系统和新开发的测量重离子深度非弹性反应中产生的奇异核的飞秒寿命的技术
原子核由核子组成——质子和中子
质子和中子是由夸克和胶子通过强核相互作用结合在一起的系统
夸克和胶子的物理学是由量子色动力学描述的，所以我们可以预期核力的性质也将由这个理论产生
不幸的是，尽管做了许多尝试，基于QCD确定强相互作用的特征仍然面临巨大的计算困难
然而，关于核力的性质，人们知道的相对较多——这些知识是基于多年的实验
理论模型也被开发出来，可以重现作用在一对核子之间的力的基本性质——它们利用了所谓的有效核子-核子相互作用势
知道了两个核子之间相互作用的细节，我们会期望对任何原子核结构的描述都不会成为问题
令人惊讶的是，当第三个核子被加入到双核子系统中时，最初的两个核子之间的吸引力增加了
接下来，三体系统中每对核子之间相互作用的强度增加了——一种额外的力出现了，这种力在孤立的对中似乎不存在
这种令人费解的贡献被称为不可约三核子力
这种情况激发了波兰科学院核物理研究所的科学家和他们在米兰大学的同事
他们意识到，对原子核中是否存在三核子相互作用的完美测试，可以确定富中子氧和碳同位素中选定激发态的寿命
作为详细分析的结果，一个实验的概念诞生了，它的协调者变成了教授
米兰大学的西尔维亚·莱奥尼和博士
米歇尔·西马拉和教授
IFJ·潘的波格丹一世·福纳尔
在法国卡昂加尼实验室工作的研究人员和来自世界各地的其他研究机构也被邀请在这个项目中合作
“实验的重点是确定富含中子的碳和氧同位素16C和20O的激发态寿命，”教授解释说
穹窿
“在这些原子核中，出现了激发态，在三体相互作用(核子-核子-核子-NNN)以及两体核相互作用(核子-核子-神经网络)的计算中，激发态似乎对内含物特别敏感
在20O原子核的情况下，仅针对神经网络相互作用计算的第二激发态2+的寿命应该是320飞秒，而考虑到神经网络和NNN相互作用，计算给出的结果是200飞秒
对于16C中第二状态2+的寿命，差别甚至更大:370飞秒(NN)对80飞秒(NN + NNN)
" 这项专门测量寿命的实验是在法国卡昂的加尼尔研究中心进行的
科学家们使用伽马辐射探测器(AGATA和PARIS)连接到磁谱仪(VAMOS)
由于深非弹性散射或核子转移过程，18O束与181Ta靶的反应产生了B、C、N、O和F等元素的受激原子核
在所研究的运动原子核中，激发的量子态由于高能光子的发射而衰变，高能光子的能量与静止框架中跃迁的能量相比发生了移动
这种移动取决于光子发射原子核的速度和发射角度
这种现象用相对论多普勒公式来描述
对于比受激核穿过靶的飞行时间(约300飞秒)更短的核能级寿命，γ量子发射大多发生在核仍在靶中的时候
在描述的案例中，科学家测量了原子核穿过目标后的速度
使用该速度来校正伽马辐射能量的光谱，对于激发态寿命较长的情况，所获得的谱线具有对应于高斯分布的形状
对于从100到200飞秒的寿命，谱线显示出不对称的成分，对于小于100飞秒的寿命，谱线完全转移到更小的能量
“为了确定寿命，我们进行了模拟，并将他们的结果与伽马辐射能量的测量光谱进行了比较，”博士说
西玛拉，测量实验中使用的核态衰变时间概念的作者
“在这些研究中，上述方法首次被用于确定在深非弹性反应中产生的原子核中激发态的寿命
它要求开发先进的蒙特卡罗模拟程序，包括反应运动学和再现反应产物的测量速度分布
所使用的方法，结合应用的检测系统，带来了非常令人满意的结果
" 所描述的研究首次允许科学家测量在深度非弹性反应中产生的核态的数十和数百飞秒的寿命——在所描述的情况下，这是20O原子核中获得150飞秒寿命的第二个2+态
通过测定19O原子核中激发态的寿命，证明了新方法的有效性，与文献数据完全一致
需要强调的是，在这项工作中获得的20O第二个2+态的寿命，只有在同时考虑两个和三个物体的相互作用时，才与理论预测一致
这导致这样的结论:由电磁跃迁提供的并且使用精确伽马能谱获得的测量量可以是评估核结构从头计算质量的非常好的探针
“这项开发的开创性程序将有助于我们测量远离稳定谷的非常奇异的原子核的激发态寿命，这可以在使用高强度放射性束的深度非弹性反应中产生，例如，这将很快在意大利帕多瓦附近的INFN国家实验室实现，”教授认为
穹窿
“所获得的信息对核天体物理学至关重要，并肯定有助于了解超新星爆炸中快速中子俘获过程中原子核的形成，或最近通过测量与伽马辐射一致的引力波观察到的中子星合并
"
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