Большая часть массы окружающего нас повседневного вещества приходится на протоны и нейтроны внутри атомного ядра. Однако время жизни свободного нейтрона, не связанного с ядром, нестабильно и распадается в результате процесса, называемого бета-распадом. Для нейтронов бета-распад включает испускание протона, электрона и антинейтрино. Бета-распад — распространенный процесс.
Однако у ученых есть некоторые значительные неопределенности в отношении времени жизни нейтрона и распада нейтрона внутри ядра, что приводит к испусканию протона. Это называется бета-задержкой протонной эмиссии. Есть только несколько нейтронно-избыточных ядер, для которых эмиссия протонов с задержкой бета-излучения энергетически разрешена. Радиоактивное ядро бериллий-11 ( 11 Be ), изотоп, состоящий из 4 протонов и 7 нейтронов , с очень слабо связанным последним нейтроном, относится к числу таких редких случаев. Ученые недавно наблюдали удивительно большую скорость бета-запаздывающего распада протона для 11Be . Их работа опубликована в Physical Review Letters.
Открытие экзотического околопорогового резонанса , способствующего распаду протона, является ключом к объяснению бета-запаздывающего распада протона 11Be . Открытие также является замечательным и до конца не изученным проявлением квантовой физики многих тел. Физика многих тел включает в себя взаимодействие субатомных частиц . Хотя ученые могут знать физику, применимую к каждой частице, вся система может быть слишком сложной для понимания.
Наблюдение околопорогового резонанса в 11 B является ключевым в объяснении большой величины бета-запаздывающего протонного распада 11 Be. Результаты указывают на двухэтапный процесс и далеки от более экзотических объяснений, таких как канал распада темной материи. Понимание этого состояния помогает ученым сузить круг теорий нестабильных ядерных систем. Это также поднимает вопросы о природе этого процесса распада, включая физику, выходящую за рамки стандартной модели.
Поскольку 11 Be представляет собой радиоактивное ядро с большим количеством нейтронов, физики-ядерщики не ожидали, что он распадется за счет протонной радиоактивности. Большое значение, наблюдаемое для бета-запаздывающего распада протона в 11 Be, вызвало предположения о природе распада, включая экзотические процессы, выходящие за рамки стандартной модели. Альтернативное объяснение требовало существования ненаблюдаемого очень узкого резонанса в 11 B.
Физики из ускорительной лаборатории Джона Д. Фокса в Университете штата Флорида, используя радиоактивный пучок 10Be для измерения реакции 10Be (d,n), наблюдали узкий резонанс распада протонов в 11B . Этот результат подтверждает свидетельство того, что Бета-запаздывающий протонный распад 11 Be на самом деле представляет собой последовательный двухэтапный процесс, в котором сначала в бета-распаде заселяется околопороговый резонанс в 11 B.с последующим испусканием протона. Положение резонанса и его свойства затухания — уникальный случай, выдвигающий на первый план сложную квантовую физику многих тел неустойчивых систем.
