Forscher enthüllen Struktur des "Hoyle-Zustands" von Kohlenstoff

Forscher enthüllen Struktur des "Hoyle-Zustands" von Kohlenstoff

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Anonim

von der North Carolina State University

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(Phys.org) - Ein Forscher der North Carolina State University hat einen "Schnappschuss" von der Art und Weise gemacht, wie sich Partikel zu Kohlenstoff-12 verbinden, dem Element, das alles Leben auf der Erde ermöglicht. Und das Bild sieht aus wie ein gebogener Arm.

Kohlenstoff-12 kann nur existieren, wenn sich drei Alpha-Teilchen oder Helium-4-Kerne auf ganz bestimmte Weise verbinden. Diese Kombination ist als Hoyle-Staat bekannt. Der NC-Staatsphysiker Dean Lee und die deutschen Kollegen Evgeny Epelbaum, Hermann Krebs und Ulf-G. Meissner hatte zuvor die Existenz des Hoyle-Zustands mithilfe eines numerischen Gitters bestätigt, mit dem die Forscher die Wechselwirkung von Protonen und Neutronen simulieren konnten. Als die Forscher ihre Simulationen auf dem Gitter durchführten, erschien der Hoyle-Zustand zusammen mit anderen beobachteten Zuständen von Kohlenstoff-12, was die Theorie anhand erster Prinzipien als richtig erweist.

Sie wollten aber auch herausfinden, wie die Nukleonen (die Protonen und Neutronen im Kern eines Atoms) im Kern von Kohlenstoff-12 angeordnet waren. Dies würde es ihnen ermöglichen, die Struktur des Hoyle-Staates zu "sehen". Unter Verwendung desselben Gitters stellten die Forscher zusammen mit Timo Laehde fest, dass die sechs Protonen und sechs Neutronen von Kohlenstoff-12 drei "Alpha-Cluster" mit jeweils vier Nukleonen bilden. Bei niedriger Energie neigten die Alpha-Cluster dazu, sich in einer kompakten dreieckigen Formation zusammenzuballen. Für den Hoyle-Zustand, bei dem es sich um einen angeregten Energiezustand handelt, sind die drei Alpha-Cluster zu einer "gebogenen Arm" -Formation zusammengefasst.

Die Ergebnisse der Forscher werden in diesem Monat in Physical Review Letters veröffentlicht .

"Es ist interessant, dass eine gerade Kette nicht die bevorzugte Konfiguration für den Bundesstaat Hoyle zu sein scheint", sagt Lee. "Ein Knick in der Kette scheint notwendig. Diese Arbeit führt uns zu der Frage, welche anderen Kerne solche Alpha-Cluster-Formen haben. Dies wären eher exotische Strukturen in der Kernphysik und werfen einige wirklich interessante Fragen in Bezug auf Form und Stabilität auf. Zum Beispiel können Wir haben längere Ketten von Alpha-Clustern? Wir untersuchen diese Möglichkeiten. "