《科学报告》上的一项新研究报告称，一组研究人员使用了最初用于天文观测的设备来捕捉原子核核结构的变化。
原子核是由质子和中子组成的。自然界中大约有270个稳定的原子核，但如果算上不稳定的原子核，这个数字就会上升到3000个。最近对不稳定核的研究发现了在稳定核中没有观察到的现象，包括能级的异常、幻数的消失和新幻数的出现。
为了研究这些结构变化，确定态的量子态、内能、自旋和宇称是很重要的。传统的方法在分析跃迁电磁特性时，难以平衡灵敏度和检测效率。
现在，研究人员已经利用多层半导体康普顿照相机捕捉到原子核发出的伽马射线的偏振。这揭示了原子核的内部结构。
该方法显著降低了稀有原子核中量子态自旋和宇称的不确定性，使捕获核结构的转变成为可能。
康普顿照相机包括一个碲化镉(CdTe)半导体成像传感器，它最初是为天文观测而设计的。检测效率高，定位精度高。研究小组在核光谱学实验中使用该相机，人工控制目标发射的伽马射线的位置和强度，允许对散射事件进行详细分析，并实现高灵敏度的偏振测量。
研究人员利用像素型成像传感器的定位精度，并利用RIKEN Pelletron加速器的加速器实验来评估相机的性能。质子束被引导到一个薄薄的铁膜目标上，产生了56Fe原子核的第一个激发态。测量了发射的伽马射线，揭示了一个峰值结构。
研究小组成功地提取了散射方位角的分布。该系统对伽马射线偏振的捕获灵敏度极高，探测效率可靠。这一性能对于研究稀有放射性原子核的结构至关重要。
这项研究可以为更深刻地理解宇宙形成的基本原理和物质的特征铺平道路，包括奇异的、不稳定的原子核中幻数的衰变过程。
研究小组包括Kavli宇宙物理和数学研究所(WPI-Kavli IPMU)教授Tadayuki Takahashi和研究生(研究时)Yutaka Tsuzuki，以及RIKEN上野核光谱实验室开创性研究集群研究人员Shintaro Go和Hideki Ueno, RIKEN西国加速器科学中心宇宙辐射实验室Hiroki Yoneda，九州大学副教授Yuichi Ichikawa，以及东京城市大学副教授西村达木。
