Nuclei atomici spulberați: dezvăluirea formelor lor misterioase
Nuclei atomici spulberați: dezvăluirea formelor lor misterioase
Fizicienii au descoperit o nouă metodă pentru examinarea formei de nuclei atomici, distrugându-i în coliziuni cu energie mare. Această metodă ar putea ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine formele de nuclee, care, de exemplu, influențează rata de învățământ a elementelor în stele și ajută la determinarea materialelor care sunt cele mai potrivite ca combustibil nuclear.
"Forma nucleelor afectează aproape toate aspectele nucleului atomic și ale proceselor nucleare", spune Jie Meng, fizician nuclear la Universitatea Beijing din Beijing. Noua metodă de imagistică publicată pe 6 noiembrie în The Nature Journal reprezintă „un progres important și interesant”, spune Meng.
O echipă la Relativist Heavy ion Collider (RHIC) din Laboratorul Național Brookhaven din Upton, New York, a lăsat două raze de uraniu-238-și mai târziu două raze de aur cu extremă energii. S -au întâlnit „atât de violent, încât practic am topit sâmburele într -o supă”, spune co -auuthor Jiangyong Jia, fizician la Stony Brook University din New York.
Plasma fierbinte generată de coliziunile s -a extins foarte repede sub presiune, prin care aceasta a fost conectată la forma inițială a sâmburele. Cu un detector numit Solenoidal Tracker la Rhic sau Star, care a înregistrat impulsul a câteva mii de particule care au fost generate de ambele tipuri de coliziuni și a comparat rezultatele cu modelele, echipa a fost capabilă să „întoarcă ceasul înapoi pentru a obține forma kernelurilor, explică Jia.
figuri ascunse
Un nucleu atomic este format din protoni și neutroni care ocupă niveluri de energie precum electronii. În general, particulele preiau o formă care minimizează energia sistemului. Similar cu o picătură de apă, miezul poate lua diferite forme, inclusiv cea a unei pereți, fotbal american sau coajă de arahide. Forma unui nucleu este „foarte greu de prevăzut”, spune Jia. Puteți, de asemenea, Vary.
Experimentele anterioare pentru cercetarea formularului au constat în distragerea ionilor de energie scăzută de la nuclee. Această sugestie Coulomb-metodă-Sugestie stimulează semințele, iar radiațiile pe care le emiteți în timp ce vă încadrați în starea dvs. de bază dezvăluie aspecte ale formei tale. Întrucât măsura de timp este relativ lungă, acest tip de imagini poate arăta doar o înregistrare pe termen lung care arată media tuturor fluctuațiilor de formă.
În schimb, metoda de coliziune ridicată a energiei oferă o imagine imediată a nucleelor în timpul impactului. Este o metodă mai directă care te face mai bine potrivit pentru examinarea formelor exotice, spune Jia.Tehnologia a confirmat că aurul avea o formă aproape sferică, care era consecventă de la o imagine la alta. În schimb, forma de uraniu în instantanee s -a schimbat atunci când nucleele s -au ciocnit în diferite orientări. Acest lucru a făcut posibilă cercetătorii să calculeze lungimile relative ale miezului de uraniu în trei dimensiuni, ceea ce indică faptul că uraniul nu este doar întins, ci și ușor comprimat într -o dimensiune, similar cu un fotbal american dezumflat.
"Este fascinant faptul că a funcționat" și că alte procese nucleare nu au afectat emisia particulelor și deformarea, Magdalena Zielińska, fizician nuclear al agenției franceze pentru energii alternative și energie atomică de lângă Paris.
greu sau moale?
Acest tip de imagini ar putea ajuta la gestionarea sarcinii provocatoare, pentru a distinge între nucleele care sunt „rigide”, adică au forme bine definite și „moale” care fluctuează, spune Zielińska.
Jia spune că echipa sa dorește, de asemenea, să folosească metoda pentru a examina diferențele dintre ioni de lumină, cum ar fi oxigenul și neonul. Nucleul de oxigen este aproape sferic, în timp ce semințele de neon - care poartă și doi protoni și doi neutroni - sunt îndoite. Comparația formelor lor ar permite cercetătorilor să înțeleagă cum se formează protonii și grupurile de neutroni în nuclee, potrivit JIA.
Informațiile despre formular pot arăta, de asemenea, dacă este probabil ca nucleii să interacționeze între ei sau să treacă printr-o divizie nucleară și să crească probabilitatea numită Neutrino-los β-decay Descoperiți, ceea ce ar putea ajuta la rezolvarea câtorva puzzle-uri de lungă durată în fizică. Aproximativ 99,9% din materia vizibilă se află în centrul atomilor, spune Jia. „Înțelegerea blocului de construcții nucleare este practic inima înțelegerii cine suntem”.
-
stele colaborare natură https://doi.org/10.1038/S41586-08097-2 (2024).