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碳同位素 解密神奇的碳同位素:科學家們發(fā)現(xiàn)碳同位素穩(wěn)定性背后的秘密

幻數(shù)是元素粒子核中的許多質(zhì)子或中子,其結(jié)果比具有其他數(shù)量的質(zhì)子或中子的核更穩(wěn)定。幻數(shù)是一個元素粒子核心中的多個質(zhì)子或中子,結(jié)果比其他質(zhì)子數(shù)或中子數(shù)的結(jié)果更穩(wěn)定。

原子核的幻數(shù)部分取決于自旋軌道耦合力,它與原子核中質(zhì)子或中子的自旋有關(guān)。自旋軌道耦合力是由諾貝爾獎獲得者Maria Goeppert Mayer和J. Hans D. Jensen在1949年提出的,目的是解釋質(zhì)子或中子量子態(tài)的分裂。它的實際核力量來源還沒有完全理解。原子核的幻數(shù)部分取決于自旋-軌道耦合力,它與原子核內(nèi)質(zhì)子或中子的自旋有關(guān)。自旋軌道耦合力是由1949年諾貝爾獎得主瑪麗亞·格佩特·梅耶和詹森提出的,旨在解釋質(zhì)子或中子量子態(tài)的分裂。它的實際核能來源還不完全清楚。

研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種魔力,因為它應(yīng)該能夠徹底研究自旋軌道耦合的來源。圖6尤為重要。然而,幻數(shù)為6的原子物種的存在尚未得到證實。

現(xiàn)在,大阪大學領(lǐng)導的一個國際研究小組通過鑒定一種碳元素改變了這種情況,這種碳元素是生命中不可缺少的元素,有六個質(zhì)子幻數(shù)。他們進行了一些實驗,使他們能夠測量不同碳同位素原子核中的質(zhì)子半徑(同位素的質(zhì)子數(shù)相同,但原子核中的中子數(shù)不同)。有趣的是,不同的碳同位素顯示出非常相似的質(zhì)子半徑。他們在《自然通訊》上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

圖2.通過系統(tǒng)評估實驗數(shù)據(jù)獲得的質(zhì)子幻數(shù)為6的證據(jù)(用藍色箭頭表示)。(a)質(zhì)子獨立的質(zhì)子半徑,(b)電子躍遷概率,(c)質(zhì)子殼隙,和(d)質(zhì)子殼隙作為中子和質(zhì)子數(shù)的函數(shù)。“將我們的半徑測量結(jié)果與核電荷半徑、電四極子轉(zhuǎn)換率和原子質(zhì)量數(shù)據(jù)相結(jié)合,使我們能夠確定主要幻數(shù)為6的碳同位素?!边@項研究的第一作者丁特龍·特蘭說。

為了幫助理解實驗結(jié)果,研究人員進行了計算。計算的質(zhì)子半徑與實驗值一致。碳同位素的自旋軌道分裂還通過分析實驗和理論數(shù)據(jù)來分析從每個同位素的原子核中添加或移除質(zhì)子的能量。

“我們的分析清楚地表明,大的自旋軌道分裂在原子核中是普遍存在的,”記者胡金紅解釋說。"另外,這六個幻數(shù)和其他公認的幻數(shù)一樣突出."

圖3.自旋軌道耦合力的示意圖。當質(zhì)子或中子的角軌道動量和自旋方向相同時,原子核獲得額外的穩(wěn)定性。 六個幻數(shù)的確定為研究原子核中自旋軌道分裂的起源提供了一種途徑。該團隊的調(diào)查結(jié)果增加了自旋軌道力、神奇起源數(shù)的原子核、原子核和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)知識,表明它為最終全面理解核物理做出了貢獻。

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