Разрушени атомни ядра: разкриване на техните мистериозни форми

Veröffentlicht:

Von:

Физиците използват сблъсъци с висока енергия, за да изследват формите на ядрените ядра, които биха могли да революционизират разбирането на химичните процеси.
(Symbolbild/natur.wiki)

Физиците са открили нов метод за изследване на формата на атомни ядра по унищожаването им при сблъсъци с висока енергия. Този метод би могъл да помогне на учените да разберат по -добре формите на ядра, които например влияят върху скоростта на образованието на елементите в звездите и помага да се определи кои материали са най -подходящи като ядрено гориво.

"Формата на ядките засяга почти всички аспекти на атомното ядро ​​и ядрените процеси", казва Джи Менг, ядрен физик в Пекинския университет в Пекин. Новият метод за изображения, публикуван на 6 ноември в The Nature Journal, представлява "важен и вълнуващ прогрес", казва Менг.

Екип в релативисткия тежки йонни сблъсъка (RIC) в Националната лаборатория в Брукхейвън в Ъптън, Ню Йорк, остави два лъча на уран-238 и по-късно два лъча със златни с екстремни енергии. Те се срещнаха „толкова насилствено, че практически разтопихме ядките в супа“, казва Ко -Авторичът Джиангионг Джиа, физик от университета „Стони Брук“ в Ню Йорк.

горещата плазма, генерирана от сблъсъците, се разшири много бързо под налягане, при което това беше свързано с първоначалната форма на ядките. С детектор на име соленоидален тракер в RIC или Star, който записа импулса на няколко хиляди частици, генерирани от двата вида сблъсъци и сравняват резултатите с моделите, екипът успя да „върне часовника назад, за да извлече формата на ядрата, обяснява Jia.

Скрити фигури

Атомното ядро ​​се състои от протони и неутрони, които заемат енергийни нива като електрони. Като цяло частиците придобиват форма, която свежда до минимум енергията на системата. Подобно на капка вода, ядрото може да приема различни форми, включително тази на круша, американски футбол или фъстъчено черупка. Формата на ядрото е "много трудна за прогнозиране", казва Джиа. Можете също така да варира.

Предишни експерименти за изследване на формата се състоеха в разсейващи нискоенергийни йони от ядрата. Този метод, наречен Coulomb предложение, стимулира семената, а радиацията, която излъчвате, докато падате обратно в основното ви състояние, разкрива аспекти на вашата форма. Тъй като измерването на времето е сравнително дълга, този тип изображения могат да показват само дългосрочен запис, който показва средната стойност на всички колебания на формата.

За разлика от това, методът на сблъсък с висока енергия осигурява незабавно изображение на ядрата по време на удара. Това е по -директен метод, който ви прави по -подходящи за изследване на екзотични форми, казва Jia.

Технологията потвърди, че златото има почти сферична форма, която е последователна от една снимка до друга. За разлика от тях, уранната форма в снимките се промени, когато ядките се сблъскаха в различни ориентации. Това даде възможност на изследователите да изчислят относителната дължина на ядрото на уран в три измерения, което показва, че уранът е не само опънат, но и леко компресиран в измерение, подобно на издут американски футбол.

„Увлекателно е, че работи“ и че другите ядрени процеси не са повлияли на излъчването на частиците и деформацията, Магдалена Зиелиня, ядрен физик на френската агенция за алтернативни енергии и атомна енергия в близост до Париж.

hard or soft?

Този тип изображения може да помогне за управление на предизвикателната задача, да се разграничат ядра, които са „твърди“, тоест има добре дефинирани форми и „меки“, които се колебаят, казва Зиелински.

Jia казва, че неговият екип също иска да използва метода, за да изследва разликите между светлинните йони като кислород и неон. Кислородната ядро ​​е почти сферично, докато неоновите семена - които също носят два протона и два неутрона - са огънати. Сравнението на техните форми би позволило на изследователите да разберат как се образуват протони и неутронни клъстери в ядрата, според JIA.

Информацията за формата може също да покаже дали е вероятно ядрата да си взаимодействат помежду си или да преминат през ядрено разделение и да увеличат вероятността, наречена Neutrino-Los β-decay to Открийте, което би могло да помогне за решаването на няколко дългогодишни пъзела във физиката. Около 99,9% от видимата материя е в центъра на атомите, казва Джиа. "Разбирането на ядрения строителен блок е на практика сърцето на разбирането кои сме."

  1. сътрудничество със звезди природа https://doi.org/10.1038/s41586-08097-2 (2024).

    статия
    Google Scholar Reference" Data-Track-Value = "Google Scholar Reference" Data-Track-Label = "Link" Data-Track-item_id = "Nofollow Noopener" Aria Label = "Google Scholar Reference 1" HREF = "http://scholar.google.com/scholar_lookup?&title=&journal=nature&doi=10.1038%2FS41586-08097-2&publication_year=2024&author=null%2Collaboration">
    Google Учен

    2. изтегляне