scientifiques polonais travaillant en Pologne, La France et les États-Unis ont expliqué la mystérieuse désintégration du proton retardée en β de l'état fondamental du halo de neutrons de ¹¹ Être. Des études au sein du modèle SMEC suggèrent l'existence d'une résonance collective, transportant de nombreuses caractéristiques d'un canal de désintégration protonique proche, ce qui explique cette décadence déroutante. Il a été soutenu que l'apparition de tels états de résonance proches du seuil est un phénomène générique dans tout système quantique ouvert, dans lequel les états liés et non liés se mélangent fortement.

Le clustering nucléaire est l'un des phénomènes les plus déroutants de la physique subatomique. De nombreux exemples de telles structures incluent l'état fondamental de la ¹¹ Noyau Li avec un halo de deux neutrons ou la fameuse résonance de Hoyle à ¹² C, qui joue un rôle vital dans la synthèse des éléments plus lourds des étoiles. Les résonances étroites près du seuil sont fondamentales dans les conditions astrophysiques, dans lequel la plupart des réactions se produisent à de très faibles énergies. Pour ces états, les canaux d'émission de particules peuvent concurrencer efficacement d'autres types de désintégration, comme les émissions de photons. La présence généralisée de résonances étroites près du seuil d'émission de particules suggère qu'il s'agit d'un phénomène universel dans les systèmes quantiques ouverts dans lesquels les états liés et non liés se mélangent fortement, résultant en l'apparition d'un état collectif avec les caractéristiques d'un canal de désintégration à proximité.

Dans un article récemment publié dans Lettres d'examen physique , physiciens de l'IFJ PAN à Cracovie (Pologne), Le GANIL de Caen (France) et la FRIB Facility (USA) ont fourni une explication de l'émission de protons retardée par la désintégration ß de l'état fondamental faiblement lié de la ¹¹ Soyez noyau. Dans la première étape de cette énigmatique, processus en deux étapes, le neutron dans l'état fondamental de ¹¹ Être avec la structure du halo se désintègre en électron, anti-neutrino et proton, provoquant la transformation de ¹¹ Être l'état fondamental dans la résonance dans ¹¹ B. Dans la deuxième étape, un proton est émis de cette résonance (voir schéma ci-joint) vers le ^dix Soyez état. La possibilité d'un tel processus de désintégration du halo dans ¹¹ Be a été expliqué par l'existence d'une résonance dans ¹¹ B avec 1/2+ moment cinétique total et parité, qui ressemble à de nombreuses caractéristiques d'un canal d'émission de protons à proximité. La proximité des seuils d'émission de protons et de tritium dans ¹¹ B suggère que cette résonance peut également contenir un mélange de la configuration d'amas de tritium.

"L'étude a été réalisée sur la base du modèle de coque enchâssé dans le continuum (SMEC). La mesure de la collectivisation de l'état près du seuil d'émission de particules (nucléon, deutéron, particule, etc.) est l'énergie de corrélation, qui est calculé pour chaque état propre du SMEC. Des effets concurrents déterminent l'énergie d'excitation à la collectivisation maximale :couplage aux canaux de désintégration et aux barrières de Coulomb et centrifuges. Pour des valeurs de moment angulaire plus élevées (L> 1) et/ou pour le couplage au canal d'émission de particules chargées, l'énergie de corrélation extremum est supérieure à l'énergie seuil de ce canal, " explique le professeur Jacek Okolowicz de l'Institut de physique nucléaire de l'Académie polonaise des sciences.

Dans les derniers travaux expérimentaux du groupe de la Michigan State University, une émission de protons a été observée dans ¹¹ B à partir d'un état avec un moment cinétique total de 1/2+ ou 3/2+, l'énergie de 11,425(20) MeV et une largeur de 12(5) keV, qui est peuplé dans la désintégration de ¹¹ Soyez l'état fondamental. La résonance à ¹¹ B proposé dans cette expérience est de 197(20) keV au-dessus du seuil d'émission de protons et de 29(20) keV en dessous du seuil d'émission de neutrons.

Les études théoriques utilisant le modèle SMEC incluent l'interaction nucléon-nucléon effective dans des états discrets du modèle de coque, et l'interaction Wigner-Bartlett décrivant le couplage entre des nucléons dans des états liés discrets et des états continus. Les calculs ont été faits pour les états Jπ =1/2+ et 3/2+ dans ¹¹ B pour déterminer le moment angulaire le plus probable de la résonance proposée. Les états du modèle de coque sont mélangés via un couplage avec des canaux de réaction proton et neutronique. La collectivisation de la fonction d'onde n'a été trouvée que pour le troisième état 1/2+ excité, pour laquelle l'énergie de corrélation maximale se situe à 142 keV au-dessus du seuil d'émission de protons. D'où, il a été conclu que la résonance dans ¹¹ B, médiation dans la désintégration de l'état fondamental de ¹¹ Être, doit avoir un moment cinétique total et une parité Jπ =1/2+.

La résonance étroite 5/2+ à 11.600(20) MeV, qui se situe légèrement au-dessus du seuil d'émission de neutrons et se décompose par l'émission du neutron ou de la particule , a un effet significatif sur la valeur de la ^dix Section efficace de capture de neutrons B. Cette énorme section efficace suggère que la fonction d'onde de résonance 5/2+ est fortement modifiée par couplage à un canal d'émission de neutrons voisin. En effet, dans les calculs du modèle SMEC, il existe un sixième état 5/2+ proche du seuil d'émission de neutrons, qui couple fortement l'onde partielle L=2 au canal [10B(3+) + n]5/2+. La collectivisation maximale théoriquement déterminée pour cet état est de 113 keV au-dessus du seuil d'émission de neutrons et proche de l'énergie expérimentale de l'état 5/2+.

"Nous avons étudié le cas déroutant de la désintégration β-p+ de ¹¹ Soyez avec un halo de neutrons. L'analyse menée au sein du modèle SMEC confirme l'existence d'une résonance collective dans ¹¹ B proche du seuil d'émission de protons et favorise l'attribution de Jπ =1/2+ nombres quantiques. La fonction d'onde de cette résonance ressemble à un canal d'émission de protons proche. Cela signifie que dans ce processus, la désintégration β peut être interprétée comme la désintégration quasi-libre d'un neutron provenant du ¹¹ Soyez auréolé de résonance dans ¹¹ B, dans lequel un seul proton est couplé au ^dix Soyez essentiel. La similitude de Jπ =1/2+ résonance avec le canal [ ^dix Be + p] explique également le grand facteur spectroscopique pour la désintégration du proton et la très petite largeur partielle de la désintégration α de cet état. Cependant, les propriétés de l'état voisin Jπ =3/2+, qui se désintègre principalement par l'émission de la particule , peut être expliqué par le quatrième état 3/2+ du modèle SMEC. Cet état se couple mal aux canaux d'émission d'un neutron ou d'un proton. Au-dessus du seuil d'émission de neutrons [ ^dix B + n] est une résonance 5/2+, ce qui est crucial pour ^dix Capture de neutrons B. La fonction d'onde du sixième état 5/2+ du modèle SMEC montre une très forte collectivisation près du seuil d'émission de neutrons, ce qui explique l'énorme section efficace observée pour la capture de neutrons par ^dix B, ", explique le professeur Okolowicz.

La raison de l'émergence d'une résonance collective du proton (neutron) autour du seuil d'émission du proton (neutron) est le couplage L=0 (L=2) avec l'espace d'état de diffusion du proton (neutron). À cet égard, les ¹¹ Le cas B suit d'autres exemples splendides d'états de seuil dans ¹² C, ¹¹ Li, ou ¹⁵ F. À l'avenir, études expérimentales de la ^dix Être(p, p) ^dix Une réaction sera nécessaire pour comprendre la nature de la résonance protonique à 11,425 MeV. Pour mieux comprendre la nature du canal de réaction neutronique et les résonances neutroniques voisines, ^dix B(d, p) ¹¹ Les réactions doivent être examinées. Outre, une analyse expérimentale et théorique approfondie sera nécessaire pour déterminer le rapport de branchement pour le canal β-p+, car la valeur expérimentale actuellement suggérée est supérieure d'un facteur 2 aux prédictions du modèle SMEC. De futures études théoriques devraient également expliquer l'effet de l'état de neutrons virtuels L=0 sur le canal de réaction [ ^dix B + n].