Forschende der Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) an der Michigan State University haben die Quelle eines rätselhaften Überschusses niederenergetischer Gammastrahlen aus dem Zink-70-Kern identifiziert: magnetische Übergänge im Inneren des Kerns selbst.
Die in Nature veröffentlichte Studie „Magnetic Character of the Low-Energy Enhancement in 70Zn“ löst ein jahrzehntealtes Rätsel der Kernphysik. Die als „Low-Energy Enhancement“ (LEE) bekannte, unerklärte Zunahme niederenergetischer Gammastrahlen tritt in der Gamma-Stärkefunktion bestimmter Kerne auf – ihre Ursache war seit der ersten Beobachtung ungeklärt.
„Dieses Low-Energy Enhancement war von der Theorie nicht vorhergesagt worden, es war also ein Schock für die Gemeinschaft“, sagte Erstautorin Eleanor Ronning. Das Team aus 25 Institutionen in den USA, Kanada, Italien, Deutschland, Norwegen und Südkorea isolierte zwei Zustände von Kupfer-70 – den Grundzustand und einen angeregten isomeren Zustand – mit dem hochpräzisen LEBIT-Massenspektrometer der FRIB und schuf so zwei komplementäre Wege in den Zink-70-Kern. Die Gammastrahlen wurden mit dem SuN-Detektor aufgezeichnet; zwei analytische Methoden bestätigten, dass magnetische Übergänge die Zunahme erzeugen.
Die Bedeutung reicht weit über die Kernphysik hinaus: Die Zunahme kann die Rate von Neutroneneinfangreaktionen erhöhen – jener Prozesse, die schwere Elemente bei Supernovae und Neutronenstern-Kollisionen erzeugen – über das hinaus, was Standardmodelle vorhersagen. „Wir haben nun eine konsistente Erklärung, die experimentelle Beobachtungen mit der Theorie verbindet“, sagte Co-Leiterin Andrea Richard.
