Összetört atommagok: Titokzatos formájuk feltárása

Összetört atommagok: Titokzatos formájuk feltárása

A fizikusok új módszert fedeztek fel az atommagok alakjának tanulmányozására - nagy energiájú ütközések során elpusztítva őket. Ez a módszer segíthet a tudósoknak jobban megérteni a magok alakjait, amelyek például befolyásolják az elemek csillagokban történő képződésének sebességét, és segít meghatározni, hogy mely anyagok leginkább nukleáris üzemanyagként megfelelnek.

"A magok alakja befolyásolja az atommag és a nukleáris folyamatok szinte minden aspektusát" - mondja Jie Meng, a pekingi Pekingi Egyetem nukleáris fizikusa. Az új képalkotó módszer, amelyet a Nature folyóiratban november 6 -án tettek közzé, "fontos és izgalmas előrelépést jelent" - mondta Meng.

A New York-i Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban, a New York-i Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban a relativista nehéz ion-ütköző (RHIC) egy csapata ütközött két urán-238-os sugarat-és később két aranysugarat-a szélsőséges energiák mellett. Az ütköztek "annyira hevesen, hogy alapvetően levesbe olvadtunk a magokba"-mondja Jiangyong Jia társszerzője, a New York-i Stony Brook Egyetem fizikusának.

Az ütközések által létrehozott forró plazma nyomás alatt nagyon gyorsan kibővült, és ez összekapcsolódott a magok kezdeti alakjával. A RHIC -nál vagy a Star -nál nevezett detektor segítségével, amely mindkét típusú ütközés által előállított több ezer részecske lendületét észlelte, és a modellekkel összehangolta az eredményeket, a csapat képes volt "visszafordítani az órát, hogy a magok alakját" magyarázza.

Rejtett figurák

Egy atommag protonokból és neutronokból áll, amelyek olyan energiaszintet foglalnak el, mint az elektronok. Általánosságban elmondható, hogy a részecskék olyan formát mutatnak, amely minimalizálja a rendszer energiáját. A csepp vízhez hasonlóan a mag különféle formákat is képes felvenni, beleértve a körte, az amerikai futball vagy a mogyoróhéjat. A mag alakját „nagyon nehéz elméletileg megjósolni” - mondja Jia. Ő is tud az idő múlásával a kvantumingadozások miatt változhat.

Az alak feltárására szolgáló korábbi kísérletek magukban foglalják az alacsony energiájú ionok elterelését a magoktól. Ez a módszer - az úgynevezett Coulomb -gerjesztés - gerjeszti a magokat, és az általuk kibocsátott sugárzás, amikor visszatérnek az alapállapotukba, feltárják alakjuk aspektusait. Mivel az idő skála viszonylag hosszú, az ilyen típusú képalkotás csak egy hosszú távú képet jeleníthet meg, amely megmutatja az összes alak ingadozását.

Ezzel szemben a nagy energiájú ütközési módszer a magok azonnali képet ad az ütés során. Ez egy közvetlenebb módszer, ami alkalmassá teszi az egzotikus formák tanulmányozására - mondja Jia.

A technika megerősítette, hogy az arany szinte gömb alakú alakja, amely az egyik képről a másikra konzisztens volt. Ezzel szemben az urán alakja megváltozott a pillanatképekben, amikor a magok különböző irányban ütköztek. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy három dimenzióban kiszámítsák az uránmag relatív hosszát, ami arra utal, hogy az urán nemcsak meghosszabbodik, hanem egy dimenzióban is kissé összenyomódott, hasonlóan a leeresztett amerikai futballhoz.

"Érdekes, hogy működött", és hogy más nukleáris folyamatok nem befolyásolták a részecskék kibocsátását és elfedik a deformációt - mondta Magdalena Zielińska, a Párizs közelében lévő alternatív energiák és atomenergia francia ügynökség nukleáris fizikája.

Kemény vagy puha?

Az ilyen típusú képalkotás elősegítheti a „merev” magok megkülönböztetésének kihívást jelentő feladatát, ami azt jelenti, hogy jól definiált formájúak, és „lágy”, amelyek ingadoznak-mondja Zielińska.

Jia szerint csapata azt is akarja használni a módszert, hogy megvizsgálja a könnyű ionok, például az oxigén és a neon közötti különbségeket. Az oxigénmagok szinte gömb alakúak, míg a neonmagok - amelyek további két protont és két neutronot hordoznak -, úgy tekintik, hogy ki van hajlítva. A formájuk összehasonlítása lehetővé tenné a kutatók számára, hogy megértsék, hogy a protonok és a neutronok hogyan képeznek klasztereket a magokban - mondta Jia.

Az alakra vonatkozó információk azt is feltárhatják, hogy a magok valószínűleg kölcsönhatásba lépnek -e egymással, vagy nukleáris hasadási reakción mennek -e át, és növelhetik a nevű folyamat valószínűségét neutrino-kevés dupla β-dekay Annak felfedezéséhez, hogy mi segíthet megoldani a fizika néhány régóta rejtélyét. A látható anyag kb. 99,9% -a az atomok középpontjában áll - mondja Jia. "A nukleáris építőelem megértése gyakorlatilag a középpontjában annak megértése, hogy kik vagyunk."

1. Csillagok együttműködése A természet https://doi.org/10.1038/S41586-024-08097-2 (2024).

   Cikk
   
   Google Tudós

Letöltés idézetek