超新星爆炸的插图，这是研究中发生反应类型的地方。一个铝 26 原子核(绿色)逃脱了爆炸，随后通过可以被卫星观测到的伽马射线辐射衰变。
图片由密歇根州立大学的 Erin O'Donnell 提供

科学

铝 26 具有长期存在的量子态，很难在受控的实验室环境中进行研究。量子态是对原子或其他系统中组件的所有潜在排列的描述。科学家转而使用离子束-靶标相互作用来创建，增加了一个中子到的环境的放射性同位素硅-26研究中硅27激发量子态。这些状态与铝 26 的笨重长寿命量子态的质子捕获中填充的状态相同。由于质子和中子之间显着的对称性，这种方法是可能的。这种对称性意味着在铝 26 的长寿命状态中添加一个质子相当于在硅 26 的基态中添加一个中子。

影响

铝 26 提供了对恒星过程的罕见洞察。它会衰变成镁 26，后者会发出一种可以用卫星观测到的特征性伽马射线。在太阳之前存在的恒星的太阳前颗粒物质中可以检测到镁 26。这些颗粒的组成带有它们母星的指纹。捕获质子对铝 26 的破坏率对于解释在宇宙中观察到的镁 26 的数量至关重要。这项研究表明，在长寿命状态下，质子捕获对铝 26 的破坏比以前估计的频率低八倍。这一发现表明需要进行更多的研究。

概括

放射性铝 26 使科学家能够窥见垂死恒星的内核。它的子同位素镁 26 已在太空和太阳前颗粒中观察到，其含量反映了母星的组成。铝 26 在衰变之前被质子捕获破坏的速度对于了解宇宙中发现的镁 26 的数量至关重要。然而，铝 26 具有长寿命的量子态，可以在恒星环境中被激发，但在实验室中则不然。也必须测量到这种状态的质子捕获。来自英国和美国的科学家在密歇根州立大学国家超导回旋加速器实验室使用了光束目标实验。研究人员使用添加到放射性同位素硅 26 中的中子来研究硅 27 中的激发量子态，这些态与铝 26 的质子捕获中存在的状态完全相同。这是可能的，因为质子和中子具有显着的对称性，这使得向铝 26 的长寿命状态添加质子相当于向硅 26 的基态添加中子。结果表明，铝 26 在长寿命状态下的破坏频率比之前估计的要低八倍。这使得在铝 26 的长寿命状态中添加质子相当于在硅 26 的基态中添加中子。结果表明，铝 26 在长寿命状态下的破坏频率比之前估计的要低八倍。这使得在铝 26 的长寿命状态中添加质子相当于在硅 26 的基态中添加中子。结果表明，铝 26 在长寿命状态下的破坏频率比之前估计的要低八倍。

联系

Gavin Lotay(主要联系人)

英国萨里大学

g.lotay@surrey.ac.uk

Alexandra See

密歇根州立大学

gade@nscl.msu.edu

资金

这项研究由能源部 (DOE) 科学办公室、核物理办公室资助;国家科学基金会;美国能源部国家核安全管理局通过核科学与安全联盟和英国科学技术设施委员会 (STFC)。

出版物

Hallam, S.等。，利用同位旋对称性研究异构体在恒星环境中的作用，物理学。牧师莱特。126 , 042701 (2021)。[DOI：10.1103/PhysRevLett.126.042701 ]