Mass measurements of $^{99-101}$In challenge ab initio nuclear theory of the nuclide $^{100}$Sn - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Nature Phys. Année : 2021

Mass measurements of $^{99-101}$In challenge ab initio nuclear theory of the nuclide $^{100}$Sn

M. Mougeot
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D. Atanasov
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J. Karthein
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R.N. Karthein
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R.N. Wolf
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K. Blaum
K. Chrysalidis
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G. Hagen
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J.D. Holt
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W.J. Huang
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G.R. Jasen
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I. Kulikov
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Yu.A. Litvinov
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T. Miyagi
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T. Papenbrock
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L. Schweikhard
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A. Schwenk
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T. Steinsberger
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S.R. Stroberg
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Z.H. Sun
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A. Welker
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F. Wienholtz
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S.G. Wilkins
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K. Zuber
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Résumé

$^{100}$Sn is of singular interest for nuclear structure. Its closed-shell proton and neutron configuration exhibit exceptional binding and $^{100}$Sn is the heaviest nucleus comprising protons and neutrons in equal number, a feature that enhances the contribution of the short-range, proton-neutron pairing interaction and strongly influences its decay via the weak interaction. Decays studies in the region of $^{100}$Sn have attempted to prove its doubly magic character but few have studied it from the ab initio theoretical perspective and none have addressed the odd-proton nuclear forces. Here we present, the first direct measurement of the exotic odd-proton nuclide $^{100}$In - the beta-decay daughter of $^{100}$Sn - and $^{99}$In, only one proton below $^{100}$Sn. The most advanced mass spectrometry techniques were used to measure $^{99}$In, produced at a rate of only a few ions per second, and to resolve the ground and isomeric states in $^{101}$In. The experimental results are confronted with new ab initio many-body approaches. The 100-fold improvement in precision of the 100In mass value exarcebates a striking discrepancy in the atomic mass values of $^{100}$Sn deduced from recent beta-decay results.

Dates et versions

hal-03371193 , version 1 (08-10-2021)

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Citer

M. Mougeot, D. Atanasov, J. Karthein, R.N. Karthein, R.N. Wolf, et al.. Mass measurements of $^{99-101}$In challenge ab initio nuclear theory of the nuclide $^{100}$Sn. Nature Phys., 2021, 17, pp.1099. ⟨10.1038/s41567-021-01326-9⟩. ⟨hal-03371193⟩
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