Les scientifiques ont démontré l'efficacité d'une méthode innovante de mesure de la masse nucléaire à l'aide de l'installation de l'anneau RI rare (R3) de l'usine de faisceaux d'isotopes radioactifs et l'ont appliquée à la mesure de la masse d'un isotope de palladium riche en neutrons. L'étude a été publiée dans Physical Review Letters le 15 avril.

L'étude a été menée par une équipe de recherche internationale, comprenant des scientifiques de l'Institut de physique moderne (lMP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), du Centre RIKEN Nishina, du Laboratoire national de Los Alamos et d'autres institutions scientifiques.

L'origine des éléments dans l'univers est l'une des questions les plus importantes de l'astrophysique nucléaire. Le processus de capture rapide des neutrons (processus r) est considéré comme responsable de la production d'environ la moitié des éléments plus lourds que le fer. Cependant, les sites des r-processus sont encore ambigus. La fusion d'étoiles à neutrons est l'un des sites les plus possibles.

Les simulations du processus de nucléosynthèse fournissent des informations importantes pour interpréter les observations pertinentes et localiser ses sites astrophysiques. Les valeurs de masse expérimentales des nucléides fournissent non seulement des données fiables pour les calculs, mais contribuent également à améliorer les modèles de masse. Néanmoins, comme le processus r implique un grand nombre de noyaux riches en neutrons qui ont de faibles rendements et des durées de vie courtes, il est extrêmement difficile de produire et de mesurer ces noyaux en laboratoire. Par conséquent, une grande quantité de données nucléaires nécessaires aux calculs du processus r ne peut s'appuyer que sur des modèles théoriques.

Selon des études antérieures, le palladium-123 a un impact significatif sur l'abondance des nucléides A =122 et 123 dans le processus r. Afin de fournir des données fiables pour les études, les scientifiques ont réalisé l'expérience de mesure de la masse de palladium-123 à l'installation R3.

Il s'agit de la première application de mesure de masse à l'aide de l'installation R3 de l'usine de faisceaux d'isotopes radioactifs au Japon, qui peut fournir l'intensité de faisceau d'isotopes radioactifs la plus élevée au monde. L'installation R3 est un spectromètre de masse à anneau de stockage de type cyclotron récemment mis en service. Sur la base de la technique d'injection auto-déclenchée sélectionnable par isotope, les ions pré-identifiés peuvent être sélectionnés et injectés dans R3 événement par événement. Par conséquent, l'installation R3 présente un avantage unique pour les mesures de masse des nucléides à courte durée de vie avec des rendements de production extrêmement faibles.

Dans l'expérience, les scientifiques ont produit les noyaux d'intérêt par la fragmentation par fission du faisceau d'uranium 238 projeté sur une cible de béryllium. Ils ont mesuré un nombre total de 166 ions palladium-123 avec une incertitude de masse relative atteignant 2,3 x 10 ^-6 .

Sur la base des nouvelles données de masse, les scientifiques ont calculé les rapports d'abondance des éléments A =122 et A =123 dans les vingt trajectoires de processus r de la fusion d'étoiles à neutrons avec le modèle de réseau de réaction. Par rapport aux résultats de rapport obtenus sur la base du modèle de masse théorique, les résultats de rapport obtenus sur la base des nouveaux résultats de masse de cette expérience sont plus cohérents avec l'abondance observée du processus r solaire.

Les nouveaux résultats expérimentaux améliorent la compréhension de la structure fine des modèles d'abondance d'éléments créés dans le processus r. + Explorer plus loin

De nouvelles données pour comprendre comment les éléments plus lourds sont fabriqués dans le cosmos