Die Gammastrahlenemission eines Eisenisotops weist auf einen ungewöhnlichen elektromagnetischen Übergang „sechster Ordnung“ hin, der neue Möglichkeiten für Nuklearmodelltests eröffnen könnte.
Die Grund- und angeregten Zustände eines Atomkerns ähneln denen der Atomelektronen. Der Kern kann auch Photonen emittieren, normalerweise bei Gammastrahlen-Wellenlängen, wenn er zwischen verschiedenen Zuständen wechselt. Unter diesen Übergängen sind Übergänge niedriger Ordnung (dipolar und quadrupolar), die als Emission von oszillierenden Dipolen oder Quadrupolen definiert werden können, am einfachsten zu erkennen, kategorisiert nach ihrer "Multipolarität". Je höher der Rang, desto unwahrscheinlicher werden Übergänge und ihre Namen werden komplexer. Der Übergang höchster Ordnung, der jemals aufgezeichnet wurde, war der Übergang fünfter Ordnung, auch bekannt als Triacontadipol.
Kürzlich präsentierten Alan John (AJ) Mitchell von der Australian National University und Kollegen überzeugende Beweise für den Übergang zum sechsten Grad. (Hexacontatetrapol).
In Tests mit Eisen-1970 in den 53er Jahren zeigte sich erstmals der Hexacontatetrapol-Übergang. (53Fe). Diese Tests entdeckten eine schwache Photonenemission bei 3041 keV, die nicht durch einen Übergang niedrigerer Ordnung verursacht wurde. Diese Untersuchungen konnten jedoch nicht ausschließen, dass das schwache Signal durch ein Summationsartefakt verursacht wurde, bei dem eine Reihe niederenergetischer Photonen gleichzeitig auf den Detektor traf und als ein einziges hochenergetisches Photon aufgezeichnet wurde.
Um das Problem zu lösen, verwendeten Mitchell und Kollegen hochempfindliche Gammastrahlenspektroskopiestudien an angeregten 53Fe-Isomeren, die in einem Schwerionenbeschleuniger erzeugt wurden. Durch die Übertragung der Daten auf die Modelle zeigten sie, dass die Aggregation wenig zur 3041-keV-Linie beitrug, was bewies, dass der Übergang von sechster Ordnung war. Das Team maß die Intensität dieses Übergangs und entwickelte eine Charakterisierung der Energien und Kräfte der Übergänge vierter und fünfter Ordnung. Laut Mitchell „bieten diese Daten eine einzigartige Möglichkeit, Nuklearhüllenmodelle zu testen“, da sich hohe Multipolübergänge grundlegend von denen niedriger Ordnung unterscheiden.
Quelle: physical.aps.org/articles/v16/s47
Günceleme: 25/03/2023 14:26