Исследовательская группа исследовала свойства деления 100 различных экзотических изотопов с дефицитом нейтронов, начиная от иридия (атомный номер Z = 77) и заканчивая торием (Z = 90). Эти изотопы с низким числом нейтронов по отношению к числу протонов были получены путем фрагментации релятивистского первичного пучка урана-238 со скоростью 87,6 процента скорости света, а затем разделены и идентифицированы по отдельности с помощью GSI/FAIR Fragment Separator FRS.

В экспериментальной установке GSI/FAIR R3B (Реакции с релятивистскими радиоактивными пучками), дополненной набором специализированных систем, разработанных для уникальной схемы экспериментов по делению, изотопы направлялись на сегментированную свинцовую мишень. Там возбуждение на несколько мегаэлектронвольт выше энергии их основного состояния вызвало деление на два более легких фрагмента. Двойная ионизационная камера TWIN-MUSIC позволяла измерять заряды обоих продуктов деления. Кроме того, большой сверхпроводящий дипольный магнит GLAD, охлаждаемый гелием, разделял осколки деления в соответствии с отношением их импульса к заряду, направляя их к массивам детекторов большой площади для отслеживания и измерения времени полета для восстановления динамики реакции.

Терабайты данных, собранных в течение десяти дней эксперимента, свидетельствуют о переходе ко все более асимметричному делению в тяжелых ядрах с дефицитом нейтронов. Это знаменует открытие нового "островка асимметричного деления" на ядерной карте, характеризующегося удивительным преобладанием легких фрагментов деления криптона (Z = 36).

"Помимо составления карты этого нового явления, наши результаты расширяют наше понимание процессов деления как на земле, так и в космосе", - говорит Пьер Морфуас из CEA, Франция, первый автор публикации Nature. "Более того, они предлагают ценные ориентиры для теоретических моделей, значительно улучшая их предсказательную способность для распределения фрагментов деления в системах, богатых нейтронами, что актуально, например, для r-процесса нуклеосинтеза в космосе". Это открытие является важным шагом вперед в нашем понимании процесса повторного деления, ожидаемого при взрывах сверхновых, обеспечивающих производство элементов в нашей Галактике, и началом определения протяженности недавно наблюдаемой области на ядерной карте, где доминирует асимметричное деление.

"Кроме того, результаты являются впечатляющей демонстрацией производительности установки R3B и дают представление о FAIR в будущем", - добавляет доктор Хайк Саймон, руководитель отдела GSI/FAIR "Super Fragment Separator" и заместитель представителя R3B collaboration. "Комбинация сепаратора суперфрагментов, преемника FRS, и запланированной программы экспериментов NUSTAR на выставке FAIR предоставит уникальные возможности для производства и отбора еще более редких и экзотических изотопов для решения открытых исследовательских вопросов в этой области".

Серия последующих экспериментов запланирована на международной выставке ускорительных установок (Facility for Antiproton and Ion Research), которая в настоящее время строится в GSI. Новый сверхпроводящий разделитель фрагментов Super-FRS станет ключом к более детальному отображению феномена асимметричного деления и выявлению фундаментальных аспектов ядерной материи в экстремальных условиях.