Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorio: Uusilla tekniikoilla voidaan tehdä optisia mittauksia ennestään tutkimattomilla eksoottisilla atomien ytimillä
Alueen atomien ytimissä korostuu neutroni-protoni -parien vuorovaikutus, mikä tekee niistä hedelmällisiä teoreettisten ennusteiden testaamiseen. Lisäksi alueen isotoopeilla on isomeerejä, pitkäikäisiä viritystiloja, joilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, ja lisäksi röntgenpurskeissa tapahtuvat astrofysiikalliset prosessit kulkevat näiden ytimien läpi.
Huolimatta laajasta kokeellisesta ja teoreettisesta kiinnostuksesta, tekniset vaikeudet näiden ytimien tuottamiseksi ovat tähän asti estäneet joidenkin keskeisimpien ominaisuuksien, kuten massan, koon ja muodon, mittaukset.
Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratorion tutkijat yhdistivät useita huipputeknologioita ja onnistuivat toteuttamaan ensimmäisen optisen tutkimuksen neutroniluvun N = 50 alapuolella lähellä tina-100: aa sekä N = Z-linjaa mitaten hopea-96: n varaussäteen.
Tutkijat yhdistivät työssään eri teknologioita: vaihekuvaava ionisyklotroniresonanssi Penningin -loukku massaspektrometrian, induktiivisesti kuumennetun ontelosieppari -ionilähteen ja resonanssi -ionisaatiospektroskopian.
”Nämä ponnistelut olivat huipentuma yli 10 vuoden kehitykselle”, kuvailee tutkimusta johtanut tutkija Mikael Reponen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta.
Uudet tekniset kehitysaskeleet yhdistettiin uusimpien teoreettisten lähestymistapojen kanssa.
Fysiikan laitoksen ydinteoreetikot käyttivät uusinta ydinfysiikan tiheysfunktionaaliteoriaa ja uusimpia ydinrakennemalleja. Vaikka kaikki teoreettiset mallit kykenivät toistamaan hyvin kokeellisesti mitatut varaussäteet raskaammille hopean isotoopeille, mikään niistä ei kyennyt ennustamaan havaittua jyrkkää varassäteen kasvua hopea-96 isotoopissa N = 50 -kuoren alapuolella.
”Tämä mittaustulos haastaa nykyiset teoreettiset mallit ja motivoi uusien teoreettisten mallien kehittämiseen”, sanoo Reponen.
Projektissa oli mukana yhteistyökumppaneita muun muassa CERN:stä, Sveitsistä ja MIT-yliopistosta Yhdysvalloista. Lisäksi tämä projekti on avannut mahdollisuuden laajentaa tutkimuksia muihin hyvin protonirikkaisiin ytimiin tina-100:n lähellä.
Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä 28.7.2021:
äپٴᲹ:
Mikael Reponen, mikael.h.t.reponen@jyu.fi, puh. 040 805 4113
/science/fi/fysiikka/tutkimus/infrastruktuurit/kiihdytinlaboratorio
Viestinnän asiantuntija Tanja Heikkinen, Jyväskylän yliopisto, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. 050 472 1162
/fi
