چهار نیروی بنیادی - نیروی الکترومغناطیسی، گرانش، و نیروهای هسته‌ای ضعیف و قوی - که بر جهان هستی حاکم هستند، به طور همزمان برهمکنش ذرات و چگونگی تشکیل این برهمکنش جهان را توصیف می‌کنند.
به لطف مطالعه اخیر دانشگاه کارولینای شمالی در چاپل هیل و وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) محققان یک گام به درک نیروی هسته ای قوی، یکی از اسرارآمیزترین نیروها نزدیک تر شده اند. آزمایشگاه ملی آرگون.
تحقیقات آنها بر اساس نظریه های بنیادی ساختار اتمی است که توسط فیزیکدان آرگون برنده جایزه نوبل، ماریا گوپرت مایر در اوایل دهه 1960 ایجاد شد. او به ایجاد یک مدل ریاضی کمک کرد ساختار هسته ای. نظریه او یک راز دیرینه را در میان دانشمندان روشن کرد: چرا تعداد خاصی از پروتون ها و نوترون ها در هسته یک اتم آن را بسیار پایدار می کند.
با بررسی چگونگی تغییر ساختار یک هسته زمانی که در حالت برانگیخته از طریق یک واکنش هسته‌ای شکل می‌گیرد، تیم تحقیقاتی قبلاً آزمایش‌های مشابهی را برای بررسی نیروی هسته‌ای قوی انجام داده‌اند. آنها به بررسی 64 نوترون و پروتون نیکل-64 پرداختند که حاصل این مطالعات و سایر مطالعات انجام شده در خارج از کشور بود. وزن این هسته بیشتر از هر هسته پایدار نیکل است و 28 پروتون و 36 نوترون دارد. هنگامی که به سطوح انرژی بالاتر تحریک می شود، ویژگی های این ایزوتوپ نیکل آن را قادر می سازد تا ساختار خود را تغییر دهد.
برای آزمایش خود، این تیم از سیستم شتاب دهنده Argonne Tandem Linac، یک مرکز کاربری دفتر علوم DOE، برای شتاب بخشیدن به نمونه ای از هسته های Ni-64 به سمت یک هدف سربی استفاده کردند. اتم های سرب توانستند هسته های Ni-64 را از طریق نیروهای الکترومغناطیسی ناشی از دافعه بین سرب و نیکل تحریک کنند. پروتون ها.
این شبیه روش گرم کردن کیسه ذرت بو داده در مایکروویو است. هسته ها با گرم شدن شروع به منفجر شدن به شکل ها و اندازه های مختلف می کنند. ذرت بو داده ای که از مایکروویو خارج می شود با آنچه داخل مایکروویو می رود متفاوت است و مهمتر از آن انرژی اعمال شده به هسته ها باعث تغییر ساختار آنها شده است.
پرتوهای گامای تولید شده در هنگام واپاشی هسته های Ni-64 به حالت اولیه خود توسط ابزار GRETINA پس از تحریک هسته های Ni-64 کشف شدند. جهت گیری ذرات درگیر در تماس توسط CHICO2، یک آشکارساز متفاوت مشخص شد. این تیم به لطف داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط آشکارسازها، توانست شکل (یا شکل‌هایی) را که Ni-64 به‌عنوان هیجان‌انگیز فرض می‌کرد، شناسایی کند.
تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که هسته های Ni-64 تحریک شده توسط برهمکنش با سرب نیز دچار تغییرات ساختاری شدند. با این حال، بسته به مقدار انرژی اعمال شده، هسته اتمی کروی نیکل یا به شکل مات مانند دستگیره در یا به شکل پرولاتی شبیه به توپ تبدیل می شود. این کشف برای هسته های سنگینی مانند Ni-64 که دارای پروتون های زیادی هستند استثنایی است نوترون.
رابرت یانسنز، استاد دانشگاه UNC-Chapel Hill و یکی از نویسندگان مقاله، گفت:, «مدل تصویری از واقعیت است، و تنها در صورتی مدل معتبری است که بتواند آنچه را که قبلاً شناخته شده بود توضیح دهد و قدرت پیش‌بینی داشته باشد. ما در حال مطالعه ماهیت و رفتار هسته‌ها هستیم تا مدل‌های فعلی‌مان از نیروی هسته‌ای قوی را به طور مداوم بهبود بخشیم.»
یافته‌های Ni-64 و هسته‌های اطراف آن می‌تواند پایه‌هایی را برای اکتشافات عملی آینده در زمینه علوم هسته‌ای، مانند انرژی هسته‌ای، اخترفیزیک و پزشکی ایجاد کند. امروزه بیش از 50 درصد از روش های پزشکی در بیمارستان ها شامل ایزوتوپ های هسته ای است. و بیشتر این ایزوتوپ ها در حین انجام تحقیقات بنیادی مانند ما کشف شده اند.
مرجع مجله:
- D. Little، A. D. Ayangeakaa، و همکاران. تحریک چند مرحله ای کولن 64Ni: همزیستی شکل و ماهیت تحریکات کم اسپین. فیزیک کشیش سیبه DOI: 10.1103/PhysRevC.106.044313
