Θρυμματισμένοι ατομικοί πυρήνες: αποκαλύπτοντας τα μυστηριώδη σχήματα τους
Θρυμματισμένοι ατομικοί πυρήνες: αποκαλύπτοντας τα μυστηριώδη σχήματα τους
Οι φυσικοί έχουν ανακαλύψει μια νέα μέθοδο για την εξέταση της μορφής ατομικών νουκλεϊνών που τους καταστρέφουν σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας. Αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις μορφές πυρήνων, οι οποίες, για παράδειγμα, επηρεάζουν το ποσοστό εκπαίδευσης των στοιχείων στα αστέρια και βοηθούν στον προσδιορισμό των υλικών που ταιριάζουν καλύτερα ως πυρηνικά καύσιμα.
"Το σχήμα των πυρήνων επηρεάζει σχεδόν όλες τις πτυχές του ατομικού πυρήνα και των πυρηνικών διεργασιών", λέει ο Jie Meng, πυρηνικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Πεκίνου στο Πεκίνο. Η νέα μέθοδος απεικόνισης που δημοσιεύθηκε στις 6 Νοεμβρίου στο The Nature Journal αντιπροσωπεύει "μια σημαντική και συναρπαστική πρόοδο", λέει ο Meng.
Μια ομάδα στο Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στο Upton της Νέας Υόρκης, άφησε δύο ακτίνες ουρανίου-238-και αργότερα δύο ακτίνες χρυσού-με ακραίες ενέργειες. Συναντήθηκαν "τόσο βίαια που ουσιαστικά λειτούργησαν τους πυρήνες σε μια σούπα", λέει ο συν -συγγραφέας Jiangyong Jia, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Stony Brook στη Νέα Υόρκη.
Το ζεστό πλάσμα που δημιουργείται από τις συγκρούσεις επεκτάθηκε πολύ γρήγορα υπό πίεση, όπου αυτό συνδέθηκε με την αρχική μορφή των πυρήνων. Με έναν ανιχνευτή που ονομάζεται Solenoidal Tracker σε RHIC ή Star, ο οποίος κατέγραψε την ώθηση αρκετών χιλιάδων σωματιδίων που δημιουργήθηκαν από τους δύο τύπους συγκρούσεων και συνέκριναν τα αποτελέσματα με τα μοντέλα, η ομάδα ήταν σε θέση να «γυρίσει το ρολόι πίσω για να αντλήσει το σχήμα των πυρήνων, εξηγεί η Jia.
κρυμμένα σχήματα
Ένας ατομικός πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια που καταλαμβάνουν επίπεδα ενέργειας όπως τα ηλεκτρόνια. Γενικά, τα σωματίδια λαμβάνουν μια μορφή που ελαχιστοποιεί την ενέργεια του συστήματος. Παρόμοια με μια σταγόνα νερού, ο πυρήνας μπορεί να πάρει διαφορετικά σχήματα, συμπεριλαμβανομένου του αχλαδιού, του αμερικανικού ποδοσφαίρου ή του κελύφους φυστικιών. Το σχήμα ενός πυρήνα είναι "πολύ δύσκολο να προβλεφθεί", λέει η Jia. Μπορείτε επίσης να
Προηγούμενα πειράματα για την έρευνα της φόρμας συνίστατο στην αποσπάσματα ιόντων χαμηλής ενέργειας από τους πυρήνες. Αυτή η πρόταση coulomb-coulomb-διεγείρει τους σπόρους και η ακτινοβολία που εκπέμπετε ενώ επιστρέφετε στη βασική σας κατάσταση αποκαλύπτει πτυχές του σχήματος σας. Δεδομένου ότι το χρονικό μέτρο είναι σχετικά μεγάλο, αυτός ο τύπος απεικόνισης μπορεί να παρουσιάσει μόνο μια μακροπρόθεσμη καταγραφή που δείχνει τον μέσο όρο όλων των διακυμάνσεων της μορφής.
Η τεχνολογία επιβεβαίωσε ότι ο χρυσός είχε σχεδόν σφαιρικό σχήμα που ήταν συνεπής από τη μία εικόνα στην άλλη. Αντίθετα, η μορφή ουρανίου στα στιγμιότυπα άλλαξε όταν οι πυρήνες συγκρούστηκαν σε διαφορετικούς προσανατολισμούς. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να υπολογίσουν τα σχετικά μήκη του πυρήνα του ουρανίου σε τρεις διαστάσεις, γεγονός που δείχνει ότι το ουράνιο δεν είναι μόνο τεντωμένο, αλλά και ελαφρώς συμπιεσμένο σε μια διάσταση, παρόμοια με ένα αποπληθωρισμένο αμερικανικό ποδόσφαιρο.
"Είναι συναρπαστικό το γεγονός ότι λειτούργησε" και ότι άλλες πυρηνικές διεργασίες δεν επηρέασαν την εκπομπή των σωματιδίων και την παραμόρφωση, τη Magdalena Zielińska, πυρηνικό φυσικό της γαλλικής υπηρεσίας για εναλλακτικές ενέργειες και ατομική ενέργεια κοντά στο Παρίσι.
σκληρό ή μαλακό;
Αυτός ο τύπος απεικόνισης θα μπορούσε να βοηθήσει στη διαχείριση του προκλητικού καθήκοντος, στη διάκριση μεταξύ πυρήνων που είναι «άκαμπτοι», δηλαδή έχουν καλά καθορισμένες μορφές και «μαλακό» που κυμαίνεται, λέει η Zielińska.
Η JIA λέει ότι η ομάδα του θέλει επίσης να χρησιμοποιήσει τη μέθοδο για να εξετάσει τις διαφορές μεταξύ των φωτεινών ιόντων όπως το οξυγόνο και το νέον. Ο πυρήνας οξυγόνου είναι σχεδόν σφαιρικοί, ενώ οι σπόροι νέον - οι οποίοι φορούν επίσης δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια - είναι λυγισμένα. Η σύγκριση των μορφών τους θα επέτρεπε στους ερευνητές να κατανοήσουν πώς σχηματίζονται τα πρωτόνια και τα συστάδες νετρονίων στους πυρήνες, σύμφωνα με τη JIA.
Οι πληροφορίες σχετικά με τη φόρμα μπορούν επίσης να δείξουν εάν είναι πιθανό οι πυρήνες να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ή να περάσουν από μια πυρηνική διαίρεση και να αυξήσουν την πιθανότητα που ονομάζεται Neutrino-los για να ανακαλύψετε, που θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση μερικών μακροχρόνιων παζλ στη φυσική. Περίπου το 99,9% της ορατής ύλης βρίσκεται στο κέντρο των ατόμων, λέει η Jia. "Η κατανόηση του πυρηνικού δομικού στοιχείου είναι πρακτικά η καρδιά της κατανόησης ποιοι είμαστε."
- >
Συνεργασία Star Nature https://doi.org/10.1038/s41586-08097-2 (2024).