Nuclear structure features of very heavy and superheavy nuclei—tracing quantum mechanics towards the ‘island of stability’

The quantum-mechanic nature of nuclear matter is at the origin of the vision of a region of enhanced stability at the upper right end of the chart of nuclei, the so-called 'island of stability'. Since the 1960s in the early second half of the last century, various models predict closed shells for proton numbers 114–126 and neutron numbers such as 172 or 184. Being stabilized by quantum-mechanic effects only, those extremely heavy man-made nuclear species are an ideal laboratory to study the origin of the strong nuclear interaction which is the driving force for matter properties in many fields ranging from microscopic scales like hadronic systems to cosmic scales in stellar environments like neutron stars. Since the 1950s, experiments on the synthesis of new elements and isotopes have also revealed various exciting nuclear structure features. The contribution of Bohr, Mottelson and Rainwater with, in particular, the development of the unified model played an essential role in this context. Although not anticipated in the region of the heaviest nuclei, many phenomena were subsequently discovered like the interplay of collective features manifesting themselves e.g. in nuclear deformation, ranging from spherical to prolate and oblate shapes with the possible occurrence of triaxial symmetries, and single particle states and their excitation into quasiparticle configurations. The continuous development of modern experimental techniques employing advanced detection set-ups was essential to reveal these exciting nuclear structure aspects in the actinide and transactinide regions since the production cross-section becomes extremely small with increasing mass and charge. Further technological progress, in particular, high intensity stable ion beam accelerator facilities presently under construction, as well as potentially in the farther future radioactive neutron rich ion beams provide a high discovery potential for the basic understanding of nuclear matter.

ساختار هسته‌ای هسته‌های بسیار سنگین و superheavy - ردیابی مکانیک کوانتومی به سمت "جزیره پایداری"

ماهیت مکانیک کوانتوم ماده هسته‌ای در اصل تصویری از یک منطقه از ثبات افزایش‌یافته در انتهای سمت راست نمودار هسته، به اصطلاح "جزیره ثبات" است. از دهه ۱۹۶۰ در نیمه دوم قرن گذشته، مدل‌های مختلفی برای عدد پروتون ۱۱۴ - ۱۱۴ و اعداد نوترون مانند ۱۷۲ یا ۱۸۴، پیش‌بینی می‌کنند. با پایدار شدن توسط اثرات مکانیک کوانتومی، این گونه‌های اتمی بسیار سنگین، یک آزمایشگاه ایده‌آل برای مطالعه مبدا برهم کنش هسته‌ای قوی هستند که نیروی محرک برای ویژگی‌های ماده در بسیاری از زمینه‌ها از مقیاس‌های میکروسکوپی مانند سیستم‌های hadronic تا مقیاس‌های کیهانی در محیط‌های ستاره‌ای مانند ستاره‌های نوترونی است. از دهه ۱۹۵۰، آزمایش‌ها بر روی سنتز عناصر و ایزوتوپ‌های جدید، ویژگی‌های ساختار هسته‌ای هیجان‌انگیز متفاوتی را نیز نشان داده‌است. نقش بور، Mottelson و Rainwater به طور خاص، توسعه مدل یکپارچه نقش اساسی در این زمینه ایفا کرد. اگر چه در منطقه سنگین‌ترین هسته انتظار نمی‌رفت، بسیاری از پدیده‌ها بعدا کشف شدند، مانند اثر متقابل ویژگی‌های جمعی که خود را به عنوان مثال در تغییر شکل هسته‌ای نشان می‌دهند. توسعه مداوم تکنیک‌های تجربی پیشرفته با به‌کارگیری تنظیمات پیشرفته ردیابی پیشرفته برای آشکار کردن این جنبه‌های ساختار هسته‌ای هیجان‌انگیز در مناطق actinide و transactinide ضروری بود زیرا سطح مقطع تولید با افزایش جرم و جرم به شدت کوچک می‌شود. پیشرفت تکنولوژیکی بیشتر، به طور خاص، امکانات شتاب‌دهنده پرتو یون با شدت بالا در حال حاضر تحت ساخت‌است، همچنین به طور بالقوه در آینده دورتر، اشعه یون غنی از نوترون، پتانسیل بالایی برای درک اساسی از ماده هسته‌ای را فراهم می‌کند.

ترجمه شده با