テネシー大学の核物理学者らが、星の事象で金などの重元素を形成する高速中性子捕獲プロセスについて3つの重要な発見を行いました。彼らの研究はCERNのISOLDE施設で実施され、不安定な原子核の崩壊メカニズムを明らかにしています。Physical Review Lettersに掲載された結果は、宇宙における元素形成モデルの改良に寄与する可能性があります。
金や白金などの重元素は、星の衝突などの極端な宇宙現象で、高速中性子捕獲プロセス（rプロセス）によって生まれます。この連鎖反応では、原子核が急速に中性子を吸収して不安定になり、安定した形に崩壊します。科学者たちは長年、これらの核変換の詳細、特に希少で短寿命の同位体について解明に苦労してきました。nnテネシー大学のチーム、大学院生のPeter Dyszel氏とJacob Gouge氏、教授のRobert Grzywacz氏、准教授のMiguel Madurga氏、研究員のMonika Piersa-Silkowska氏がこの課題に取り組みました。彼らは研究助教授のZhengyu Xu氏によるデータ解析を基にしました。実験では、CERNのISOLDE Decay Stationで生成・精製された希少同位体インジウム-134を大量に使用しました。nn「これらの核は作るのが難しく、十分な量を合成するには新しい技術が必要です」とGrzywacz氏は説明します。インジウム-134はスズ-134、スズ-133、スズ-132の励起状態に崩壊します。テネシー大学で構築され、米国国立科学財団の資金提供を受けた特殊な中性子検出器を使用して、研究者たちは3つの画期的な成果を達成しました。nnまず、rプロセス核におけるベータ遅延二中性子放出の中性子エネルギーを初めて測定しました。「二中性子放出が最大の成果です」とGrzywacz氏は述べ、1つまたは2つの中性子の区別がその挙動のため難しい点を指摘しました。これにより、エキゾチック核の研究に新たな道が開かれます。nn第二に、スズ-133で20年間探し求められていた予測単粒子中性子状態を観測しました。「人々が20年間探していたものを我々が発見しました」とGrzywacz氏です。この状態は二中性子放出の中間状態として機能し、核が形成時の『記憶』を保持することを示し、『健忘症の核』という考えに挑戦します。nn第三に、この状態の非統計的集積を発見し、よりクリーンな崩壊環境での予想パターンから逸脱していました。Grzywacz氏は典型的な崩壊を『割り豆スープ』に例えましたが、このケースはそれに従いませんでした。nnフロリダ州ジャクソンビルの出身で本研究の主任著者のDyszel氏は、実験セットアップとデータ解析の多くを担当しました。彼の仕事は核物理学における若手研究者の機会を強調しています。この発見は、エキゾチック核に関する現行モデルを更新する必要性を示唆し、重元素生成の予測を改善します。
