Nuclear moments of indium isotopes reveal abrupt change at magic number 82 - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Année : 2022

Nuclear moments of indium isotopes reveal abrupt change at magic number 82

A.R. Vernon
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R.F. Garcia Ruiz
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T. Miyagi
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C.L. Binnersley
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J. Billowes
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M.L. Bissell
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J. Bonnard
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T.E. Cocolios
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J. Dobaczewski
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K.T. Flanagan
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W. Gins
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R.P. de Groote
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R. Heinke
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J.D. Holt
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Á. Koszorús
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D. Leimbach
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K.M. Lynch
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G. Neyens
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S.R. Stroberg
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S.G. Wilkins
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X.F. Yang
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G.J. Farooq-Smith
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J. Hustings
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Résumé

In spite of the high-density and strongly correlated nature of the atomic nucleus, experimental and theoretical evidence suggests that around particular ‘magic’ numbers of nucleons, nuclear properties are governed by a single unpaired nucleon$^{1,2}$. A microscopic understanding of the extent of this behaviour and its evolution in neutron-rich nuclei remains an open question in nuclear physics$^{3–5}$. The indium isotopes are considered a textbook example of this phenomenon$^{6}$, in which the constancy of their electromagnetic properties indicated that a single unpaired proton hole can provide the identity of a complex many-nucleon system$^{6,7}$. Here we present precision laser spectroscopy measurements performed to investigate the validity of this simple single-particle picture. Observation of an abrupt change in the dipole moment at N = 82 indicates that, whereas the single-particle picture indeed dominates at neutron magic number N = 82 (refs. $^{2,8}$), it does not for previously studied isotopes. To investigate the microscopic origin of these observations, our work provides a combined effort with developments in two complementary nuclear many-body methods: ab initio valence-space in-medium similarity renormalization group and density functional theory (DFT). We find that the inclusion of time-symmetry-breaking mean fields is essential for a correct description of nuclear magnetic properties, which were previously poorly constrained. These experimental and theoretical findings are key to understanding how seemingly simple single-particle phenomena naturally emerge from complex interactions among protons and neutrons.
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hal-03727175 , version 1 (03-11-2022)

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Citer

A.R. Vernon, R.F. Garcia Ruiz, T. Miyagi, C.L. Binnersley, J. Billowes, et al.. Nuclear moments of indium isotopes reveal abrupt change at magic number 82. Nature, 2022, 607 (7918), pp.260-265. ⟨10.1038/s41586-022-04818-7⟩. ⟨hal-03727175⟩
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