Obiektem zainteresowania członków międzynarodowego zespołu był wodór-6, o czym piszą szerzej na łamach Physical Review Letters. Ich sukces jest tym większy, że mówimy o pierwszym stworzeniu i przebadaniu wodoru-6 w takich warunkach. Zorganizowany eksperyment opierał się na rozpraszaniu elektronów i okazał się na tyle przełomowy, że powinien przełożyć się na dalszą przyszłość fizyki.
Czytaj też: Fizycy odkryli chiralny stan kwantowy, którego istnienie przeczy wszystkiemu, co wiedzieli
Zastosowane przez autorów podejście jest bowiem na tyle nowatorskie, że bez wątpienia sprawdzi się w poznawaniu tajemnic innych jąder bogatych w neutrony. Poza tym zgromadzone dane pozwalają na nowo spojrzeć na stosowane do tej pory modele poświęcone oddziaływaniom wielonukleonowym.
Co ciekawe, o ile podstawowy izotop wodoru zawiera tylko jeden proton, tak kilka innych (od wodoru-4 do wodoru-7) cechują się znacznie wyższą zawartością neutronów. Na przykład wodór-6 składa się z jednego protonu i pięciu neutronów (a wodór-7 z jeszcze jednego neutronu więcej) cechują się najwyższymi znanymi nauce stosunkami neutronów do protonów. Z tego względu fizycy chcą jak najlepiej je poznać.
Izotop w postaci wodoru-6 został stworzony w kontrolowanych warunkach, a wnioski płynące z poświęconych mu badań będą miały przełożenie na obecnie stosowane modele
Aby tego dokonać, opracowali eksperyment, w ramach którego przetestowali nową metodę pozyskiwania izotopu, jakim jest wodór-6. Jak działało ich rozwiązanie? Najpierw wiązka elektronów o energii 855 megaelektronowoltów trafiła w tarczę litową, co doprowadziło do powstania wodoru-6 w dwóch etapach. Pierwszy obejmował sytuację, w której proton w jądrze litu został rezonansowo wzbudzony przez interakcję z elektronem.
W takich okolicznościach dochodzi do rozpadu na neutron i dodatnio naładowany pion. Etap numer dwa dotyczył natomiast przekazania energii przez neutron do protonu znajdującego się w jądrze oraz opuszczenia jądra przez pion i proton. Ich zachowanie może zostać wykryte z wykorzystaniem spektrometrów magnetycznych.
Czytaj też: Anomalia w radioaktywnych izotopach przykuła uwagę naukowców. Podważa istniejące modele
Jednym z wyzwań, na które natknęli się uczestnicy eksperymentu było to, że wykorzystywany przez nich lit jest wysoce reaktywny chemicznie, niezbyt wytrzymały pod względem mechanicznym i wrażliwy na temperaturę. Mimo to udało się osiągnąć cel, tj. wykryć oznaki istnienia wodoru-6. Jedną z niespodzianek, na które natknęli się fizycy, były oznaki zaskakująco silnej interakcji między neutronami w tym izotopie. Z tego względu może okazać się konieczne zaktualizowanie modeli poświęconych oddziaływaniom wielonukleonowym w układach o dużej zawartości neutronów.