Purustatud aatomituumad: nende salapäraste kujude avamine

Veröffentlicht:

Von:

Füüsikud kasutavad tuumasüdamike vormide uurimiseks suure energiaga kokkupõrkeid, mis võivad keemiliste protsesside mõistmist revolutsiooniliselt muuta.
(Symbolbild/natur.wiki)

Füüsikud on avastanud uue meetodi aatomituumade vormi uurimiseks, mis hävitavad need suure energiaga kokkupõrke korral. See meetod võib aidata teadlastel paremini mõista tuumavorme, mis mõjutavad näiteks tähtede elementide hariduskiirust ja aitab kindlaks teha, millised materjalid sobivad kõige paremini tuumakütusena.

"Tuumade kuju mõjutab peaaegu kõiki aatomituuma ja tuumaprotsesside aspekte," ütleb Pekingi Pekingi ülikooli tuumafüüsik Jie Meng. Uus pildistamismeetod, mis avaldati ajakirjas Nature Journal, on "oluline ja põnev edusammud", ütles Meng.

New Yorgis Uptonis asuvas Brookhaveni riiklikus laboris asuvas relativistliku raske ioonkoljaku (RHIC) meeskond jättis kaks uraan-238 kiiret ja hiljem kaks kuldkiire kuldse ekstreemsete energiate kiirte. Nad kohtusid "nii vägivaldselt, et sulatasime tuumad supiga praktiliselt," ütleb New Yorgi Stony Brooki ülikooli füüsik Co -autor Jiangyong Jia.

Kokkupõrgete tekitatud kuum plasma laienes väga kiiresti surve all, mille abil see oli ühendatud tuumade algvormiga. Detektori nimega RHIC või STAR SOLENOIDAALNE TRACKER, kes registreeris mitu tuhat osakest, mis genereerisid mõlemat tüüpi kokkupõrkeid, ja võrdles tulemusi mudelitega, suutis meeskond "kerneli kuju tuletamiseks kella tagasi pöörata, selgitab Jia.

varjatud arvud

aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest, mis hõivavad energiataset nagu elektronid. Üldiselt on osakesed vormi, mis minimeerib süsteemi energiat. Sarnaselt tilga veega võib südamik võtta erinevaid kujundeid, sealhulgas pirni, Ameerika jalgpalli või maapähkli kesta. Tuuma kuju on "väga raske ennustada", ütleb Jia. Võite ka

Varasemad katsed vormi uurimiseks koosnesid tuumade häirivatest madalate energiatunnuste ioonidest. See meetodil nimetatud Coulombi soovitus stimuleerib seemneid ja teie kiirgus, mida te oma põhiseisundisse tagasi langeb, paljastab teie kuju aspektid. Kuna ajaline mõõde on suhteliselt pikk, võib seda tüüpi pildistamine näidata ainult pikaajalist salvestust, mis näitab kõigi vormide kõikumiste keskmist.

Seevastu suure energiaga kokkupõrkemeetod annab löögi ajal südamikest kohese pildi. See on otsesem meetod, mis muudab teid paremini eksootiliste vormide uurimiseks, ütles Jia.

Tehnoloogia kinnitas, et kuld oli peaaegu sfääriline kuju, mis oli ühelt pildilt järjekindel. Seevastu uraani vorm hetktõmmistes muutus, kui tuumad põrkusid erineva orientatsiooniga. See võimaldas teadlastel arvutada uraani südamiku suhteline pikkus kolmes mõõtmes, mis näitab, et uraanit ei ole mitte ainult venitatud, vaid ka dimensioonis pisut kokku surutud, sarnaselt Ameerika jalgpalliga.

"See on põnev, et see toimis" ja et muud tuumaprotsessid ei mõjutanud osakeste emissiooni ja deformatsiooni, Magdalena Zielińska, Prantsuse agentuuri tuumafüüsikut alternatiivsetele energia- ja aatomienergiale Pariisi lähedal.

kõva või pehme?

Seda tüüpi pildistamine võiks aidata keeruka ülesande haldamisel, eristamas „jäigad”, see tähendab, et neil on täpselt määratletud vormid ja „pehme”, mis kõikub, ütleb Zielińska.

Jia sõnul soovib tema meeskond kasutada ka meetodit selliste valguste ioonide nagu hapniku ja neoon erinevuste uurimiseks. Hapniku südamik on peaaegu sfäärilised, samas kui neoonseemned - mis kannavad ka kahte prootonit ja kahte neutronit - on painutatud. Nende vormide võrdlus võimaldaks teadlastel mõista Jia sõnul tuumades prootoneid ja neutroniklastrid.

Teave vormi kohta võib samuti näidata, kas on tõenäoline, et tuumad suhtlevad üksteisega või läbivad tuumaosakonna ja võivad suurendada tõenäosust, mida nimetatakse Neutrino-los Avastamiseks, mis võib aidata lahendada paar füüsika mõistatust. Ligikaudu 99,9% nähtavatest asjadest on aatomite keskel, ütles Jia. "Tuumaenergia ehitusploki mõistmine on praktiliselt mõistmise süda, kes me oleme."

  1. Star Collation Nature Https://doi.org/10.1038/S41586-08097-2 (2024).

    Artikkel

    Google Scholar Reference" Data-Track-Volue = "Google Scholar Reference" Data-Track-Label = "Link" DATA-TRACK-IID = "NOFOLLOWLOWOLLOWOWOLLY NOOPENER" ARIA LIHT "http://scholar.google.com/scholar_lookup?&title=&journal=nature&doi=10.1038%2FS41586-08097-2&Publication_YEAR=2024&Author=NULL%2COLLABOROTSIOON">