Verbrijzelde atoomkernen: onthulling van hun mysterieuze vormen
Verbrijzelde atoomkernen: onthulling van hun mysterieuze vormen
Natuurkundigen hebben een nieuwe methode ontdekt om de vorm van atomaire kernen te onderzoeken die ze vernietigen in botsingen met hoge energie. Deze methode zou wetenschappers kunnen helpen om de vormen van kernen beter te begrijpen, die bijvoorbeeld het onderwijsnelcentage van elementen in sterren beïnvloeden en helpt om te bepalen welke materialen het meest geschikt zijn als nucleaire brandstof.
"De vorm van de kernels beïnvloedt bijna alle aspecten van de atomaire kern- en nucleaire processen", zegt Jie Meng, een nucleaire fysicus aan de Beijing University in Beijing. De nieuwe beeldvormingsmethode gepubliceerd op 6 november in het Nature Journal vertegenwoordigt "een belangrijke en opwindende vooruitgang", zegt Meng.
Een team van de relativistische zware ionenbanden (Rhic) in het Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, liet twee stralen van uranium-238 achter en later twee stralen van goud met goud-met extreme energieën. Ze ontmoetten elkaar "zo gewelddadig dat we praktisch de korrels in een soep hebben gesmolten", zegt co -auteur Jiangyong Jia, een natuurkundige aan de Stony Brook University in New York.
Het hete plasma gegenereerd door de botsingen breidde zich zeer snel uit onder druk, waarbij dit was verbonden met de initiële vorm van de kernels. Met een detector genaamd Solenoidal Tracker bij Rhic of Star, die de impuls opnam van enkele duizenden deeltjes die werden gegenereerd door beide soorten botsingen en de resultaten vergeleken met modellen, was het team in staat om "de klok terug te draaien om de vorm van de kernels af te leiden, legt Jia.
uit.verborgen figuren
Een atoomkern bestaat uit protonen en neutronen die energieniveaus zoals elektronen bezetten. Over het algemeen nemen de deeltjes een vorm aan die de energie van het systeem minimaliseert. Net als een druppel water, kan de kern verschillende vormen aannemen, waaronder die van een peer, Amerikaans voetbal of pinda -shell. De vorm van een kern is "erg moeilijk te voorspellen", zegt Jia. U kunt ook Vary.
Eerdere experimenten voor het onderzoeken van de vorm bestonden uit het afleiden van lage -energie -ionen uit de kernen. Deze methode-called Coulomb-suggestie stimuleert de zaden en de straling die u uitzendt terwijl u terugvalt naar uw basisstatus onthult aspecten van uw vorm. Aangezien de tijdsmaat relatief lang is, kan dit type beeldvorming alleen een langetermijnopname vertonen die het gemiddelde van alle vormschommelingen toont.
De methode met een hoge energie -botsingsmethode biedt daarentegen een onmiddellijk beeld van de kernen tijdens de impact. Het is een meer directe methode die je beter geschikt maakt voor het onderzoeken van exotische vormen, zegt Jia.De technologie bevestigde dat goud een bijna bolvormige vorm had die consistent was van het ene beeld naar het andere. Daarentegen veranderde de uranium in de snapshots toen de kernels in verschillende oriëntaties botsten. Dit maakte het mogelijk voor de onderzoekers om de relatieve lengtes van de uraniumkern in drie dimensies te berekenen, wat aangeeft dat uranium niet alleen wordt uitgerekt, maar ook enigszins gecomprimeerd in een dimensie, vergelijkbaar met een leeggelaten Amerikaans voetbal.
"Het is fascinerend dat het werkte" en dat andere nucleaire processen geen invloed hadden op de emissie van de deeltjes en de vervorming, Magdalena Zielińska, een nucleaire fysicus van het Franse agentschap voor alternatieve energieën en atomaire energie in de buurt van Parijs.
hard of zacht?
Dit type beeldvorming kan helpen om de uitdagende taak te beheren, om onderscheid te maken tussen cores die 'rigide' zijn, dat wil zeggen goed gedefinieerde vormen en 'zacht' die fluctueert, zegt Zielińska.
Jia zegt dat zijn team ook de methode wil gebruiken om de verschillen tussen lichtionen zoals zuurstof en neon te onderzoeken. Zuurstofkern is bijna bolvormig, terwijl neonzaden - die ook twee protonen en twee neutronen dragen - gebogen zijn. De vergelijking van hun vormen zou onderzoekers in staat stellen te begrijpen hoe protonen en neutronenclusters zich in de kernen vormen, volgens JIA.
Informatie over het formulier kan ook aantonen of het waarschijnlijk is dat kernen met elkaar interageren of een nucleaire divisie doorlopen en de waarschijnlijkheid kan vergroten met de naam NEUTRINO-LOS β-Category To Discover, wat kan helpen, wat kan helpen, wat kan helpen, wat kan helpen Los een paar lang gekoesterde puzzels op in de natuurkunde. Ongeveer 99,9% van de zichtbare materie bevindt zich in het midden van de atomen, zegt Jia. "Het begrijpen van de nucleaire bouwsteen is praktisch het hart van begrijpen wie we zijn."
- >
-
Star Collaboration Nature https://doi.org/10.1038/S41586-08097-2 (2024).