Forscher gelingen Kameraaufnahmen einer exotischen Form von Radioaktivität
Ein von einer polnischen Wissenschaftlergruppe der Universität Warschau gebauter Detektor hat zu neuen Einblicken in den Prozess geführt, bei dem Atomkerne während des radioaktiven Zerfalls verschiedene Partikel abgeben. Dadurch konnte ein internationales Team europäischer und US-amerikanischer Forscher unter der Leitung des polnischen Physikers Dr. Marek Pfützner den radioaktiven Zerfall eines seltenen Eisenisotops näher beobachten. Bisher war es nahezu unmöglich, rasch zerfallende, exotische Atomkerne zu vermessen. Die Kenntnisse über die exotische Form von Radioaktivität des Eisen-45 Isotops waren folglich gering. Eine neuartige Kombination fortschrittlicher physikalischer Ausrüstung mit einer Bildgebungstechnologie, die in den meisten handelsüblichen digitalen Kameras zu finden ist, machte den Unterschied aus. "Wir haben auf direkte und eindeutige Weise gezeigt, dass sich dieser extrem neutronenarme Kern durch die simultane Aussendung zweier Protonen auflöst", schreiben die Autoren eines in Physical Review Letters veröffentlichen Artikels. Der radioaktive Zerfall des seltenen Eisen-45 Isotops, das aus einem Kern mit 26 Protonen und 19 Neutronen besteht, im Gegensatz zur stabilen Form von Eisen mit 26 Protonen und 30 Neutronen, ist insofern exotisch, da es Zwei-Protonen-Emissionen aufweist. Es gab zwei mögliche Erklärungen für dieses eigenartige Muster: Entweder gibt das Isotop gelegentlich ein energetisch verbundenes Zwei-Protonenpaar frei, auch bekannt als Diproton, oder die Protonen wurden in kurzem Abstand oder sogar simultan aber unzusammenhängend emittiert. Mithilfe einer Gaskammer, um einen Strahl seltener Isotope zu verlangsamen, und einer Hochleistungsdigitalkamera für die Aufzeichnung des Bewegungsablaufs der emittierten Protonen aus dem zerfallenden Eisen-45-Kern haben die beteiligten Wissenschaftler herausgefunden, dass die Diproton-Theorie ausgeschlossen werden konnte. Die Korrelationen zwischen emittierten Protonen konnten am besten als eine Form nuklearer Transformationen, bekannt als Dreikörperzerfall, beschrieben werden. Über den Erkenntnisgewinn zu einer neuen Form radioaktiven Zerfalls hinaus könnte die Technik zu zusätzlichen Entdeckungen über rasch zerfallende, seltene Isotope, die in Beschleunigeranlagen untersucht werden, führen. Diese Isotope könnten den Schlüssel zum Verständnis der Abläufe in Neutronensternen bereithalten und die Grenzen nuklearer Existenz bestimmen. Die Studie wurde von polnischen, russischen und US-amerikanischen Forschern am National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) der Michigan State University durchgeführt. Gefördert wurde sie vom polnischen Ministerium für Wissenschaft und Hochschulbildung sowie von der National Science Foundation (NSF) und dem Energieministerium der USA.
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Polen