যখন প্রোটন এবং নিউট্রন (নিউক্লিয়ন) পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে আবদ্ধ হয়, তখন তারা উল্লেখযোগ্য আকর্ষণ বা বিকর্ষণ অনুভব করার জন্য যথেষ্ট কাছাকাছি থাকে। তাদের মধ্যে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া নিউক্লিয়নের মধ্যে কঠিন সংঘর্ষের দিকে পরিচালিত করে।
একটি নতুন কৌশলের মাধ্যমে হালকা নিউক্লিয়াসে এই শক্তিশালী সংঘর্ষগুলি অধ্যয়ন করার সময়, পদার্থবিদরা আশ্চর্যজনক কিছু খুঁজে পেয়েছেন: প্রোটন তাদের সহকর্মী প্রোটনের সাথে এবং নিউট্রনের সাথে তাদের সহকর্মীর সাথে সংঘর্ষ হয় নিউট্রন প্রত্যাশিত তুলনায় আরো প্রায়ই.
পূর্ববর্তী গবেষণায়, বিজ্ঞানীরা সীসা (12 নিউক্লিয়ন) থেকে কার্বন (12 নিউক্লিয়ন) (208 সহ) পর্যন্ত অল্প সংখ্যক নিউক্লিয়াসের মধ্যে শক্তিশালী দুই-নিউক্লিয়নের সংঘর্ষ পরীক্ষা করেছিলেন। সামঞ্জস্যপূর্ণ অনুসন্ধানে দেখা গেছে যে প্রোটন-নিউট্রন সংঘর্ষের জন্য দায়ী সমস্ত সংঘর্ষের 95%, প্রোটন-প্রোটন এবং নিউট্রন-নিউট্রন সংঘর্ষ বাকি 5% তৈরি করে।
একটি নতুন পরীক্ষায়, পদার্থবিদরা তিনটি নিউক্লিয়ন সহ দুটি "আয়না নিউক্লিয়াস"-এর সংঘর্ষগুলি অধ্যয়ন করেছেন। তারা দেখেছে যে প্রোটন-প্রোটন এবং নিউট্রন-নিউট্রন সংঘর্ষগুলি মোটের একটি অনেক বড় অংশের জন্য দায়ী - প্রায় 20%।
একটি আন্তর্জাতিক দল বিজ্ঞানীদের আবিষ্কার করেছে, যার মধ্যে গবেষকরাও রয়েছেন ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি এর লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (বার্কলে ল্যাব)। অধ্যয়নের জন্য, তারা ভার্জিনিয়ার DOE-এর থমাস জেফারসন ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ফ্যাসিলিটি (জেফারসন ল্যাব) এ অবিচ্ছিন্ন ইলেক্ট্রন বিম অ্যাক্সিলারেটর সুবিধা ব্যবহার করেছে।
বেশিরভাগ পারমাণবিক নিউক্লিয়াসে, নিউক্লিয়নরা তাদের জীবনের প্রায় 20% উচ্চ-বেগ উত্তেজিত অবস্থায় ব্যয় করে যার ফলে দুই-নিউক্লিয়ন সংঘর্ষ হয়। এই সংঘর্ষগুলি অধ্যয়ন করার জন্য উচ্চ-শক্তি ইলেক্ট্রন বিমের সাথে নিউক্লিয়াস জ্যাপ করা প্রয়োজন। তারপরে, একটি বিক্ষিপ্ত ইলেক্ট্রনের শক্তি এবং রিকোয়েল কোণ পরিমাপ করে, বিজ্ঞানীরা অনুমান করেছিলেন যে নিউক্লিয়নটি আঘাত করেছিল সেটি অবশ্যই গতিশীল ছিল।
জন আরিংটন, একজন বার্কলে ল্যাব বিজ্ঞানী, সহযোগিতার জন্য চার মুখপাত্রের একজন, বলেছেন, "এটি তাদের এমন ঘটনাগুলি বাছাই করতে সক্ষম করে যেখানে একটি ইলেক্ট্রন একটি উচ্চ-মোমেন্টাম প্রোটন থেকে বিক্ষিপ্ত হয়েছিল যা সম্প্রতি অন্য নিউক্লিয়নের সাথে সংঘর্ষ হয়েছিল।"
এই ইলেকট্রন-প্রোটন সংঘর্ষে একটি ইনকামিং ইলেক্ট্রন থাকে যাতে পর্যাপ্ত শক্তি থাকে যা উত্তেজিতকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করে। প্রোটন নিউক্লিয়াস থেকে। দ্বিতীয় নিউক্লিয়নটিও নিউক্লিয়াস থেকে পালিয়ে যায় কারণ এটি রাবার ব্যান্ডের মতো মিথস্ক্রিয়াকে ব্যাহত করে যা সাধারণত উত্তেজনাপূর্ণ নিউক্লিয়ন জোড়াকে ধরে রাখে।
দুই-দেহের সংঘর্ষের পূর্ববর্তী গবেষণা বিক্ষিপ্ত ইভেন্টগুলিতে কেন্দ্রীভূত হয়েছিল যেখানে রিবাউন্ডিং ইলেক্ট্রন এবং উভয় বহিষ্কৃত নিউক্লিয়ন পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। সমস্ত কণা ট্যাগ করে, তারা প্রোটন-প্রোটন জোড়ার আপেক্ষিক সংখ্যা নির্ধারণ করতে পারে এবং প্রোটন-নিউট্রন জোড়া যাইহোক, যেহেতু এই "ট্রিপল কাকতালীয়" ঘটনাগুলি অত্যন্ত অস্বাভাবিক, তাই বিশ্লেষণের জন্য গণনাকে প্রভাবিত করতে পারে এমন নিউক্লিয়নের মধ্যে যেকোন অতিরিক্ত মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে সতর্কভাবে বিবেচনা করা প্রয়োজন ছিল।
মিরর নিউক্লিয়াস বুস্ট নির্ভুলতা
নতুন গবেষণায়, পদার্থবিদরা নির্গত নিউক্লিয়নগুলি সনাক্ত না করে প্রোটন-প্রোটন এবং প্রোটন-নিউট্রন জোড়ার আপেক্ষিক সংখ্যা স্থাপন করার একটি উপায় প্রদর্শন করেছেন। একই সংখ্যক নিউক্লিয়ন সহ দুটি "মিরর নিউক্লিয়াস" থেকে বিক্ষিপ্তকরণের পরিমাপ - ট্রিটিয়াম, একটি প্রোটন এবং দুটি নিউট্রন সহ একটি বিরল হাইড্রোজেন আইসোটোপ এবং হিলিয়াম-3, যার দুটি প্রোটন এবং একটি নিউট্রন রয়েছে - এটি ছিল কৌশল। হিলিয়াম-3 দেখতে অনেকটা প্রোটন এবং নিউট্রনের অদলবদল সহ ট্রিটিয়ামের মতো, এবং এই প্রতিসাম্য পদার্থবিদরা তাদের দুটি ডেটা সেটের তুলনা করে নিউট্রন থেকে প্রোটন জড়িত সংঘর্ষগুলিকে আলাদা করতে সক্ষম করে।
ইলেক্ট্রন বিক্ষিপ্ত পরীক্ষার জন্য একটি ট্রিটিয়াম গ্যাস কোষ বিকাশের পরিকল্পনা করার পর পদার্থবিদরা আয়নার নিউক্লিয়াতে কাজ শুরু করেছিলেন। কয়েক দশকের মধ্যে এটি এই বিরল এবং মেজাজের আইসোটোপের প্রথম ব্যবহার।
এই পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা আগের পরীক্ষাগুলোর চেয়ে বেশি তথ্য সংগ্রহ করেছেন। অতএব, তারা দশের একটি ফ্যাক্টর দ্বারা পূর্ববর্তী পরিমাপের নির্ভুলতা উন্নত করতে পারে।
ভারী নিউক্লিয়াসের তুলনায় ট্রিটিয়াম এবং হিলিয়াম-3-এ দুই-নিউক্লিয়নের সংঘর্ষ ভিন্নভাবে কাজ করবে বলে আশা করার কারণ তাদের কাছে ছিল না, তাই ফলাফলগুলি বেশ আশ্চর্যজনক ছিল।
অ্যারিংটন বলেছেন, "এর পরিষ্কার হিলিয়াম -3 পরিমাপ করা ভারী নিউক্লিয়াসের থেকে আলাদা। আমরা একটি সুনির্দিষ্ট উত্তর দিতে অন্যান্য হালকা নিউক্লিয়াসের উপর আরো সুনির্দিষ্ট পরিমাপের জন্য চাপ দিতে চাই।"
জার্নাল রেফারেন্স:
- Li, S., Cruz-Torres, R., Santiesteban, N. et al. মিরর নিউক্লিয়াস 3H এবং 3He এর স্বল্প-পরিসরের কাঠামো প্রকাশ করা। প্রকৃতি 609, 41–45 (2022)। DOI: 10.1038/s41586-022-05007-2
