所有的化学元素都是在以轻原子核为主的宇宙演化过程中形成的。因此，这些原子核的特性不仅在天体物理学中，而且在与我们的日常生活有关的方面都至关重要。由于在克拉科夫对碳13核的特定激发态进行的加速器研究，我们对轻原子核的了解刚刚得到扩展。

克拉科夫回旋加速器放大镜下的拉伸核态

精确观察原子核中发生的现象，尤其是高能态，无论从技术上还是理论上，都是一项极其艰巨的任务。然而，原子核有多种高位激发，由于它们的特定结构，可以高精度地观察和解释。

来自波兰、意大利、法国、比利时、荷兰、德国和罗马尼亚的一组物理学家在克拉科夫的回旋加速器中心Bronowice对这些状态进行了一系列测量，其中来自加速器的一束质子被准直在碳13目标上。研究人员在物理快报B上发表的一篇论文中报告了这一结果。

“我们的最新结果涉及一种特殊类型的碳13原子核激发。这些激发被称为‘拉伸’共振态，出于多种原因吸引了物理学家，尤其是天体物理学家的兴趣。目前成功实验的结果将是一系列进一步的测量旨在扩展我们对其他轻同位素原子核特性的了解，”BogdanFornal教授说，他与意大利米兰大学和INFNSezionediMilano的SilviaLeoni教授一起，提出了这个研究课题。

原子核被激发到高能的行为极其难以观察，因为构成原子核的粒子会发生复杂的相互作用，其中涉及自然界中四种力中的三种：强、弱和电磁。

在这种情况下，轻原子核的拉伸能态的主要优点之一是它们的理论描述相对简单，从而可以建立充分说明测量结果的模型。理论和经验之间的完美契合证明，从拉伸核状态的观察中获得的知识应该被认为是可靠的。

“处于被称为拉伸的能态的原子核可以想象为一个系统，在这个系统中，在与外部质子碰撞的影响下，只有原子核的一个质子或一个中子克服能隙并移动到一个能态所谓的能量连续体，”NataliaCieplicka-Orynczak博士(IFJPAN)解释道。

“在连续体中，原子核的不同能量状态可以重叠，这从根本上阻碍了对正在发生的现象的描述和理解，因此也阻碍了对实验数据的解释。因此，拉伸状态非常重要，因为在能量阶梯上在原子核中的能量壳层中，它们是仍然可以进行相对简单但精确观测的最高位置之一。”

在这里描述的实验中，克拉科夫的ProteusC-235回旋加速器用于加速质子。从它发出的光束聚焦在布加勒斯特国家物理与核工程研究所准备的碳目标上。使用KRATTA测量系统记录在光束与目标碰撞期间发射的质子，该系统由六个伸缩探测器阵列组成。

探测器围绕质子束的轴同心排列，因此它们主要记录与束成36度角发射的质子。这是因为理论分析表明，在这个角度附近，与碳13的拉伸状态相关的散射质子的最大发射应该是可见的。

此外，在检查的共振衰变期间发射的伽马量子和带电粒子被其他23个探测器的系统记录，包括现代PARIS探测系统和DSSSD粒子探测器。

由于克拉科夫回旋加速器的测量，可以直接确定正在研究的拉伸状态的碳13核通过两个基本通道衰变。在最频繁出现的通道中，原子核发射一个质子并转化为激发态的硼12，然后发射一个伽马量子。在第二个通道中，碳12形成，伴随着中子的发射(然而，实验中没有记录到)和伽马量子。

由于研究对了解各种核过程的重要性，IFJPAN的回旋加速器中心Bronowice的系列实验将继续进行。氮14和碳12的原子核现在将成为物理学家感兴趣的对象。在不久的将来，还将尝试在硼11中寻找扩展的核状态，但尚未明确记录其存在。