Utforskning av Mystikkene rundt Eksotiske Kjerner**
Nylige gjennombrudd innen eksperimentelle teknikker og produksjon av radioaktive ionebaner har betydelig beriket vår forståelse av eksotiske kjerner—kortlivede og uvanlige former for atomære materie. Nye eksperimentelle data viser at i disse eksotiske kjernene forsvinner eller transformeres tradisjonelle skallgap og magiske tall—mønstre som hjelper oss å forstå kjernestruktur—et fenomen kjent som "skallevolusjon."
Denne skallvolusjonen er relatert til den sterke kjernekraften, som styrer hvordan protoner og nøytroner interagerer. Ettersom forholdet mellom nøytroner og protoner øker, kan energinivåene til disse partiklene forskyve seg, noe som fører til overraskende endringer i kjerneoppførselen. Selv om forskere har studert utviklingen av skallstrukturen i eksotiske kjerner de siste to tiårene, gjenstår mange spørsmål om hvordan disse endringene påvirker kjerneegenskaper, inkludert kollektivitet, formforandringer og sameksistens av ulike former.
Nær spesifikke skalllukkinger kan kjernen anta ulike former: den kan bli prolate (som en amerikansk fotball) eller oblate (som et gresskar) når nukleoner (protoner og nøytroner) beveger seg over major skallgap. Hvis disse deformerte formene har energinivåer som ligner de av en sfærisk kjerne, kan de sameksistere, noe som skaper en kompleks struktur. I eksotiske kjerner reduseres barrierene som forhindrer disse endringene på grunn av skallvolusjon, noe som fører til forventninger om økt deformasjon og form-sameksistens—spesielt i tilfellet med kjernen rundt 78Ni, hvor protonskallgapet er redusert.
For å undersøke disse fascinerende fenomenene vil et nytt forskningsprosjekt bruke gamma-strålespektroskopi for å måle levetidene for eksiterte tilstander som strekker seg fra noen få pikosekunder til flere mikrosekunder. Teamet vil benytte rekylavstand Doppler-vridd og raske timing-metoder for å samle kritisk informasjon. Eksperimentene vil bli gjennomført i internasjonale kollaborasjoner ved store akseleratorlaboratorier som RIKEN i Japan og LNL i Italia.
Prosjektet har ansatt to talentfulle PhD-studenter for å bidra med sin ekspertise. Den ene studenten vil arbeide med eksperimentet i Italia, mens den andre vil fokusere på eksperimentet i Japan. Begge studentene har imponerende bakgrunner innen kjernestrukturfysikk, noe som gjør dem godt rustet til å møte utfordringene i denne spennende forskningen.
Denne forskningen har potensiale til å avdekke kompleksiteten i kjernestruktur og forbedre vår forståelse av de fundamentale kreftene som former universet. Gjennom å utforske oppførselen til disse eksotiske kjernene håper forskere å få dypere innsikt i materiens natur.
The present project will look for consequences of the shell evolution on the properties of neutron-rich nuclei, with a focus on the development of deformation and shape coexistence. EVOLUTION will focus on the 78Ni mass region where the experimental information on nuclear shapes and deformation is almost non-existing at present. The project will provide valuable experimental information through gamma-ray spectroscopy by measuring lifetimes of excited states ranging from few picoseconds to several microseconds via recoil distance Doppler shift and fast timing methods, respectively. Multi-nucleon transfer reactions and beta-decay processes will be exploited in combination with high resolution fragment separators coupled to an array of high efficienct gamma-ray detectors. The described experimental study will combine measurements of both very short and long lifetimes of the most exotic nuclei one can reach today.
One of the major challenges for nuclear theory is to predict the properties of all nuclei within a single framework. With newly obtained spectroscopic data in the exotic region of 78Ni, EVOLUTION will provide a good testing ground for the predictive power of nuclear theory. Furthermore, knowledge of the shell structure in this mass region will help to improve mass models, which is important since the pathway of the astrophysical rapid neutron capture process, essential to understanding the origin of the elements in the Universe, passes through the 78Ni region.
Two experiments will be performed in two large-scale international beam factories: The radioactive ion beam laboratory RIKEN (Japan) and LNL-Legnaro National Laboratories (Italy). They will target to cover the physics of exotic nuclei from lighter to heavier exotic nuclei in the 78Ni region.
