Särkyneet atomi -ytimet: heidän salaperäisten muotojensa paljastaminen

Veröffentlicht:

Von:

Fyysikot käyttävät korkean energian törmäyksiä ydinydinmuotojen tutkimiseen, mikä voisi mullistaa kemiallisten prosessien ymmärtämisen.
(Symbolbild/natur.wiki)

fyysikot ovat löytäneet uuden menetelmän tutkiakseen atomi-ytimen muotoa tuhoamalla ne suurissa energiaa koskevissa törmäyksissä. Tämä menetelmä voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin ytimien muotoja, jotka esimerkiksi vaikuttavat tähtien elementtien koulutukseen ja auttaa määrittämään, mitkä materiaalit sopivat parhaiten ydinpolttoaineeksi.

"ytimien muoto vaikuttaa melkein kaikkiin atomi -ytimen ja ydinprosessien näkökohtiin", sanoo Pekingin yliopiston ydinfyysikko Jie Meng. Uusi kuvantamismenetelmä, joka julkaistiin 6. marraskuuta Nature Journalissa, edustaa "tärkeätä ja jännittävää edistystä", Meng sanoo.

Brookhavenin kansallisessa laboratoriossa, New Yorkissa sijaitsevassa Brookhavenin kansallisessa laboratoriossa olevassa relativistisessa raskaassa ionikollerissa (RHIC) jätti kaksi uraani-238-sätettä ja myöhemmin kaksi kullan säteitä äärimmäisistä energioista. He tapasivat "niin väkivaltaisesti, että sulimme käytännössä ytimet keittoon", sanoo New Yorkin Stony Brook -yliopiston fyysikko CO -author Jiangyong Jia.

Törmäysten tuottama kuuma plasma laajeni nopeasti paineen alaisena, jolloin tämä oli kytketty ytimen alkuperäiseen muotoon. RHIC: n tai Star -nimisen Solenoidal Tracker -nimisen ilmaisimen kanssa, joka nauhoitti useiden tuhansien hiukkasten impulssin, jotka molemmat tyyppiset törmäykset tuottivat ja vertasivat tuloksia malleihin, ryhmä pystyi "kääntämään kellon takaisin ytimien muodon saamiseksi, JIA.

piilotetut luvut

Atomi -ydin koostuu protoneista ja neutroneista, jotka käyttävät energiatasoja kuin elektronit. Yleensä hiukkaset ovat muodossa, joka minimoi järjestelmän energian. Samoin kuin vesipisara, ydin voi ottaa erilaisia ​​muotoja, mukaan lukien päärynän, amerikkalaisen jalkapallo tai maapähkinäkuori. Ytimen muoto on "erittäin vaikea ennustaa", Jia sanoo. Voit myös Vary.

Aikaisemmat kokeet muodon tutkimiseksi koostuivat ytimien aiheuttamasta pienenergian ioneista. Tämä menetelmän kutsuttu Coulomb-ehdotus stimuloi siemeniä ja säteilyä, jonka lähettämäsi putoamalla takaisin perustilaan, paljastaa muodon näkökohdat. Koska aikamitta on suhteellisen pitkä, tämäntyyppinen kuvantaminen voi näyttää vain pitkän aikavälin tallennuksen, joka osoittaa kaikkien muotoilun keskiarvon.

Sitä vastoin korkean energian törmäysmenetelmä tarjoaa välittömän kuvan ytimistä iskun aikana. Se on suorempi menetelmä, joka tekee sinusta paremmin sopivan eksoottisten muotojen tutkimiseen, Jia sanoo.

Teknologia vahvisti, että kullalla oli melkein pallomainen muoto, joka oli yhdenmukainen kuvasta toiseen. Sitä vastoin tilannekuvien uraanimuoto muuttui, kun ytimet törmäsivät eri suuntauksiin. Tämä antoi tutkijoille mahdollisuuden laskea uraanin ytimen suhteelliset pituudet kolmessa ulottuvuudessa, mikä osoittaa, että uraani ei ole vain venytetty, vaan myös hiukan pakattu ulottuvuuteen, samanlainen kuin tyhjennetty amerikkalainen jalkapallo.

"On kiehtovaa, että se toimi" ja että muut ydinprosessit eivät vaikuttaneet hiukkasten päästöihin ja muodonmuutoksiin, Ranskan vaihtoehtoisten energioiden ja atomienergian viraston ydinfyysikko Magdalena Zielińska.

kova vai pehmeä?

Tämän tyyppinen kuvantaminen voisi auttaa hallitsemaan haastavaa tehtävää, erottamaan "jäykät" ytimet, toisin sanoen hyvin määritellyt muodot ja "pehmeät", jotka vaihtelevat, Zielińska sanoo.

Jia sanoo, että hänen tiiminsä haluaa myös käyttää menetelmää tutkiakseen eroja kevyiden ionien, kuten hapen ja neonin välillä. Hapen ydin on melkein pallomaisia, kun taas neonsiemenet - jotka käyttävät myös kahta protonia ja kahta neutronia - taivutettuja. Heidän muotojensa vertailu antaisi tutkijoille mahdollisuuden ymmärtää, kuinka Protons ja Neutron -klusterit muodostuvat ytimissä, JIA: n mukaan.

Tiedot lomakkeesta voivat myös osoittaa, onko todennäköistä, että ytimet ovat vuorovaikutuksessa keskenään vai käyvät läpi ydinosaston ja voivat lisätä todennäköisyyttä, jota kutsutaan Neutrino-los

    Ra

    tähtiyhteistyö luonto https://doi.org/10.1038/s41586-08097-2 (2024).

    Artikkeli
    > Google Scholar Reference" data-track-arvo = "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 Scholar

    lataus