Радиоактивный алюминий-26 позволяет ученым заглянуть в сердца умирающих звезд. Его дочерний изотоп, магний-26, был обнаружен в космосе и в досолнечных зернах, содержание которых отражает состав родительской звезды.
Скорость, с которой алюминий-26 разрушается в результате захвата протона, прежде чем он может распасться, имеет решающее значение для понимания количества магния-26, обнаруженного во Вселенной. Однако алюминий-26 имеет долгоживущее квантовое состояние, которое может возбуждаться в звездных средах, но в меньшей степени в лаборатории. Также необходимо измерить захват протона в это состояние.
Алюминий-26 имеет долгоживущее квантовое состояние, которое трудно изучать в контролируемых лабораторных условиях. Квантовое состояние — это описание всех возможных расположений компонентов в атоме или другой системе. Вместо этого ученые используют взаимодействия ионного пучка с мишенью для создания среды, которая добавляет нейтрон к радиоактивному изотопу кремний-26, чтобы изучать возбужденные квантовые состояния в кремнии-27. Это те же самые состояния, которые заселяются при захвате протона на громоздком долгоживущем квантовом состоянии алюминия-26. Такой подход возможен благодаря замечательной симметрии между протонами и нейтронами. Эта симметрия означает, что добавление протона к долгоживущему состоянию в Алюминии-26 эквивалентно добавлению нейтрона в основное состояние кремния-26.
Алюминий-26 дает редкое представление о процессах в звездах. Он распадается на магний-26, который излучает характерное гамма-излучение, наблюдаемое со спутников. Магний-26 обнаруживается в досолнечных зернах материала звезд, существовавших до нашего Солнца. Состав этих зерен несет на себе отпечатки их родительских звезд. Скорость разрушения алюминия-26 путем захвата протона имеет решающее значение для интерпретации количества магния-26, наблюдаемого во Вселенной. Это исследование показало, что разрушение алюминия-26 путем захвата протона в долгоживущее состояние происходит в восемь раз реже, чем предполагалось ранее. Этот вывод указывает на необходимость дополнительных исследований.
Ученые из Великобритании и США использовали эксперименты с пучком-мишенью в Национальной лаборатории сверхпроводящего циклотрона в Университете штата Мичиган. Исследователи использовали нейтрон, добавленный к радиоактивному изотопу кремний-26, для изучения возбужденных квантовых состояний в кремнии-27, которые являются теми же состояниями, которые заселяются при захвате протонов в алюминии-26. Это стало возможным, потому что протоны и нейтроны обладают замечательной симметрией, которая делает добавление протона к долгоживущему состоянию в алюминии-26 эквивалентным добавлению нейтрона к основному состоянию кремния-26.