用于揭示原子核内部结构的天文观测仪器

据《科学报告》上的一项新研究报道，一组研究人员使用了原本用于天文观测的设备来捕捉原子核核结构的变化

原子核是由质子和中子组成的。自然界中存在大约270个稳定的原子核，但如果包括不稳定的原子团，这个数字会反弹到3000个。最近对不稳定核的研究发现了在稳定核中没有观察到的现象，包括能级异常、幻数的消失和新幻数的出现

要研究这些结构变化，重要的是确定量子态、内能、自旋和态的宇称。在分析跃迁的电磁特性时，传统方法受到难以平衡灵敏度和检测效率的限制

现在，研究人员已经利用他们的多层半导体康普顿相机来捕捉原子核发射的伽马射线的偏振。这揭示了原子核的内部结构

这种方法显著降低了确定稀有原子核中量子态的自旋和宇称的不确定性，使捕捉核结构中的转换成为可能

Compton相机包括碲化镉（CdTe）半导体成像传感器，该传感器最初是为天文观测而设计的。它具有较高的检测效率和精确的位置确定精度。该研究小组在核光谱实验中使用了这种相机，人工控制目标伽马射线发射的位置和强度，从而能够对散射事件进行详细分析，并实现高度灵敏的偏振测量

研究人员利用像素型成像传感器的位置精度，并使用RIKEN Pelletron加速器的加速器实验来评估相机的性能。质子束被引导到一个薄铁膜靶上，产生了56Fe原子核的第一个激发态。测量了发射的伽马射线，揭示了峰值结构

该团队成功地提取了散射方位角的分布。以可靠的检测效率获得了捕获伽马射线偏振的非常高的灵敏度。这种性能对于研究稀有放射性核的结构至关重要

这项研究可以为更深入地理解宇宙形成的基本原理和物质特性铺平道路，包括奇异、不稳定核中幻数的解体过程

研究团队包括Kavli宇宙物理与数学研究所（WPI Kavli IPMU）教授高桥忠树和研究生（研究时）Tsuzuki Yutaka，以及RIKEN创业研究集群上野核光谱实验室研究人员Go Shintaro和Hideki Ueno，RIKEN Nishina加速器科学中心宇宙辐射实验室Yoneda Hiroki、九州大学副教授Ichikawa和东京城市大学副教授Tatsuki Nishimura