Precyzyjne badania siły trójnukleonowej układów kilku nukleonów prowadzone przy energiach poniżej progu na produkcję pionów pozwalają na precyzyjne testowanie potencjałów oddziaływania jądrowego. W przypadku układu trzech nukleonów przewidywane są istotne efekty dynamiki wykraczającej poza oddziaływanie między parami nukleonów – tak zwanej siły trójnukleonowej (3 Nucleon Force, 3NF). Eksperymenty prowadzone z wykorzystaniem układów detektorów o akceptancji bliskiej 4π dostarczają danych dla reakcji rozbicia deuteronu w zderzeniu z protonem w różnych konfiguracjach kinematycznych stanu końcowego. Bogactwo danych dla różniczkowych przekrojów czynnych pozwala określić wpływ 3NF, ale również testować podejście Badania teoretyczne do uwzględnienia odpychania kulombowskiego między protonami w stanie końcowym i prześledzić efekty relatywistyczne. Pomiary tej reakcji z wykorzystaniem detektora WASA@COSY zostały przeprowadzone w górnym zakresie interesujących energii wiązki deuteronowej, 150-200 MeV/nukleon. Pierwszy zestaw wyników pokazuje, że nawet przy tak wysokich energiach przekrój czynny dla konfiguracji, w których protony wylatują „blisko siebie” (z małym pędem względnym), jest zdominowany przez odpychanie kulombowskie między protonami. W innych obszarach obserwujemy efekty 3NF, jednak są również przypadki, gdy wszystkie przewidywania teoretyczne, niezależnie od modelu, leżą poniżej danych eksperymentalnych. Obliczenia relatywistyczne, na razie prowadzone bez uwzględnienia 3NF, również nie poprawiają opisu. Konfrontacja z wynikami uzyskanymi z wykorzystaniem detektora BINA@KVI przy dwukrotnie niższej energii, 80 MeV/nukleon, wskazuje na  odstępstwa o podobnym charakterze i w podobnym obszarze przestrzeni fazowej, podczas gdy wcześniejsze pomiary  dla energii 65 MeV/nukleon były bardzo dobrze opisywane przez obliczenia uwzględniające 3NF i odpychanie kulombowskie. Źródło tej niezgodności pozostaje zagadką: czy obecne modele 3NF są niedoskonałe, czy też problem polega na zaniedbaniu efektów relatywistycznych? Postęp obliczeń teoretycznych oraz kontynuacja badań w pośrednim obszarze energii z wykorzystaniem detektora BINA w CCB mogą przybliżyć rozwiązanie tego problemu

B.Kłos (M. Berłowski, I.Ciepał, E.Czerwiński, L.Jarczyk, B. Kamys,  St.Kistryn, W.Krzemień, P.Kulessa, A.Kupść, A.Magiera, P.Moskal, W.Parol, D.Pszczel, K.Pysz, M.Skurzok, J.Smyrski, J.Stepaniak, E.Stephan, A.Szczurek, A.Trzciński, A.Wrońska, J.Zabierowski, M.J.Zieliński, P.Żuprański, J.Golak, A.Kozela R.Skibiński, I.Skwira-Chalot, A.Wilczek, H.Witała),  WASA@COSY collaboration at al.

Three-nucleon dynamics in dp breakup collisions using the WASA detector at COSY-Jülich

Physical Review C 101, 044001 (2020)

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.101.044001

 W.Parol, A.Kozela( K.Bodek, J.Golak, St.Kistryn, B.Kłos, J.Kuboś, P. Kulessa, A. Łobejko, A.Magiera, R.Skibiński, I.Skwira-Chalot, E.Stephan, D.Rozpędzik, A.Wilczek, H.Witała, B.Włoch, A.Wrońska, J.Zejma) et al.

Measurement of differential cross sections for deuteron-proton breakup reaction at 160 MeV

arXiv:2004.02651

W celu poddania weryfikacji przewidywań struktury jądra atomowego za pomocą modeli ab initio, zmierzono czas życia drugiego stanu wzbudzonego 2⁺ w neutronowo-nadmiarowym jądrze ²⁰O, τ(2₂⁺)=150(-30,+80)fs, a także uzyskano oszacowanie czasu życia drugiego stanu wzbudzonego 2⁺ dla ¹⁶C. Wyniki otrzymano dzięki zastosowaniu nowatorskiej techniki Monte Carlo, która pozwoliła dokonać pomiaru czasu życia stanów wzbudzonych w produktach reakcji głęboko nieelastycznych w zakresie od dziesiątek do setek femtosekund. Metoda polegała na analizie kształtu przesunięć dopplerowskich linii gamma zmierzonych przez detektory AGATA+PARIS, dla kwantów emitowanych z fragmentów reakcji, które były w pełni identyfikowane w spektrometrze magnetycznym VAMOS. Uzyskane eksperymentalne czasy życia dla ²⁰O oraz ¹⁶C zgadzają się z przewidywaniami obliczeń ab initio przeprowadzonymi z użyciem sił jądrowych uwzględniających jednocześnie oddziaływania dwunukleonowe i trójnukleonowe. Uzyskane wyniki  wskazują na wyjątkowo dużą czułość  prawdopodobieństw rozpadu gamma wyselekcjonowanych stanów w jądrach bogatych w neutrony na  postać oddziaływań jądrowych używanych do obliczeń ab initio struktury jądra.

M.Ciemała, (B.Fornal, A.Maj, P.Bednarczyk, N.Cieplicka-Orynczak, J.Grębosz, Ł.W.Iskra, M.Kicinska-Habior, M.Kmiecik, M.Lewitowicz, K.Mazurek, M.Matejska-Minda, P.Napiorkowski, M.Rejmund, B.Wasilewska, M.Zieblinski) et al.

Testing ab initio nuclear structure in neutron-rich nuclei: Lifetime measurements of second 2⁺ state in ¹⁶C and ²⁰O

Physical Review C 101, 021303(R) (2020)
https://doi.org/10.1103/PhysRevC.101.021303