Núcleos atómicos destrozados: inauguración de sus misteriosas formas
Núcleos atómicos destrozados: inauguración de sus misteriosas formas
Los físicos han descubierto un nuevo método para examinar la forma de núcleos atómicos para destruirlos en colisiones de alta energía. Este método podría ayudar a los científicos a comprender mejor las formas de los núcleos, lo que, por ejemplo, influye en la tasa educativa de elementos en las estrellas y ayuda a determinar qué materiales son más adecuados como combustible nuclear.
"La forma de los núcleos afecta a casi todos los aspectos del núcleo atómico y los procesos nucleares", dice Jie Meng, físico nuclear de la Universidad de Beijing en Beijing. El nuevo método de imagen publicado el 6 de noviembre en The Nature Journal representa "un progreso importante y emocionante", dice Meng.
Un equipo en el relativista Collider de iones pesados (RHIC) en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en Upton, Nueva York, dejó dos rayos de uranio-238 y más tarde dos rayos de oro con energías extremas. Se conocieron "tan violentamente que prácticamente derritimos los granos en una sopa", dice el co -autor Jiangyong Jia, físico de la Universidad Stony Brook en Nueva York.
El plasma caliente generado por las colisiones se expandió muy rápidamente bajo presión, por lo que esto se conectó a la forma inicial de los núcleos. Con un detector llamado Solenoidal Tracker en RHIC o STAR, que registró el impulso de varios miles de partículas que fueron generados por ambos tipos de colisiones y compararon los resultados con los modelos, el equipo pudo "volver el reloj para derivar la forma de los núcleo, explica Jia.
figuras ocultas
Un núcleo atómico consiste en protones y neutrones que ocupan niveles de energía como electrones. En general, las partículas adquieren una forma que minimiza la energía del sistema. Similar a una gota de agua, el núcleo puede tomar diferentes formas, incluida la de una pera, fútbol americano o caparazón de maní. La forma de un núcleo es "muy difícil de predecir", dice Jia. También puede vary.
Experimentos anteriores para investigar la forma consistieron en distraer iones de baja energía de los núcleos. Esta sugerencia de Coulomb de método estimula las semillas, y la radiación que emite mientras vuelve a caer a su estado básico revela aspectos de su forma. Dado que la medida del tiempo es relativamente larga, este tipo de imágenes solo puede mostrar una grabación a largo plazo que muestra el promedio de todas las fluctuaciones de la forma.
En contraste, el método de colisión de alta energía proporciona una imagen inmediata de los núcleos durante el impacto. Es un método más directo que lo hace más adecuado para examinar formas exóticas, dice Jia.La tecnología confirmó que Gold tenía una forma casi esférica que era consistente de una imagen a la siguiente. En contraste, la forma de uranio en las instantáneas cambió cuando los núcleos chocaron en diferentes orientaciones. Esto hizo posible que los investigadores calculen las longitudes relativas del núcleo de uranio en tres dimensiones, lo que indica que el uranio no solo se estira, sino que también se comprime ligeramente en una dimensión, similar a un fútbol americano desinflado.
"Es fascinante que funcionó" y que otros procesos nucleares no afectaron la emisión de las partículas y la deformación, Magdalena Zielińska, física nuclear de la Agencia Francesa por energías alternativas y energía atómica cerca de París.
duro o suave?
Este tipo de imágenes podría ayudar a administrar la tarea desafiante, a distinguir entre núcleos que son 'rígidos', es decir, tienen formas bien definidas y 'suave' que fluctúa, dice Zielińska.
Jia dice que su equipo también quiere usar el método para examinar las diferencias entre iones de luz como el oxígeno y el neón. El núcleo de oxígeno es casi esférico, mientras que las semillas de neón, que también usan dos protones y dos neutrones, están doblados. La comparación de sus formas permitiría a los investigadores comprender cómo se forman los protones y los grupos de neutrones en los núcleos, según JIA.
La información sobre el formulario también puede mostrar si es probable que los núcleos interactúen entre sí o pasen por una división nuclear y puedan aumentar la probabilidad llamada Neutrino-Los β-dicay Ayude, que podría ayudar a descubrir, ¿a la resolución de la sola Algunos rompecabezas de larga data en física. Alrededor del 99.9% de la materia visible está en el centro de los átomos, dice Jia. "Comprender el bloque de construcción nuclear es prácticamente el corazón de comprender quiénes somos".
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Star Collaboration Nature https://doi.org/10.1038/s41586-08097-2 (2024).
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