जब प्रोटॉन और न्यूट्रॉन (न्यूक्लियॉन) परमाणु नाभिक में बंधे होते हैं, तो वे महत्वपूर्ण आकर्षण या प्रतिकर्षण महसूस करने के लिए पर्याप्त करीब होते हैं। उनके भीतर मजबूत अंतःक्रियाओं से न्यूक्लियों के बीच कड़ी टक्कर होती है।
एक नई तकनीक के माध्यम से प्रकाश नाभिक में इन ऊर्जावान टकरावों का अध्ययन करते हुए, भौतिकविदों ने कुछ आश्चर्यजनक पाया: प्रोटॉन अपने साथी प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अपने साथी के साथ टकराते हैं न्यूट्रॉन अपेक्षा से अधिक बार।
पहले के शोध में, वैज्ञानिकों ने सीसा (12 न्यूक्लियॉन) से लेकर कार्बन (12 न्यूक्लियॉन) (208 के साथ) तक, नाभिक की एक छोटी संख्या में ऊर्जावान दो-न्यूक्लियॉन टकराव की जांच की। लगातार निष्कर्षों से पता चला है कि प्रोटॉन-न्यूट्रॉन टकरावों में 95% से अधिक टकराव होते हैं, प्रोटॉन-प्रोटॉन और न्यूट्रॉन-न्यूट्रॉन टकराव शेष 5% बनाते हैं।
एक नए प्रयोग में, भौतिकविदों ने दो "दर्पण नाभिक" में टकराव का अध्ययन किया, जिनमें से प्रत्येक में तीन न्यूक्लियॉन थे। उन्होंने पाया कि प्रोटॉन-प्रोटॉन और न्यूट्रॉन-न्यूट्रॉन टकराव कुल के एक बड़े हिस्से के लिए जिम्मेदार थे - लगभग 20%।
एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने वैज्ञानिकों की खोज की, जिसमें के शोधकर्ता भी शामिल हैं ऊर्जा विभाग के लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला (बर्कले लैब)। अध्ययन के लिए, उन्होंने वर्जीनिया में डीओई के थॉमस जेफरसन नेशनल एक्सेलेरेटर फैसिलिटी (जेफरसन लैब) में कंटीन्यूअस इलेक्ट्रॉन बीम एक्सेलेरेटर सुविधा का इस्तेमाल किया।
अधिकांश परमाणु नाभिकों में, न्यूक्लियॉन अपने जीवन का लगभग 20% दो-न्यूक्लियॉन टकरावों के परिणामस्वरूप उच्च गति वाले उत्तेजित अवस्थाओं में बिताते हैं। इन टकरावों का अध्ययन करने के लिए उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम के साथ जपिंग नाभिक की आवश्यकता होती है। फिर, एक बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा और पीछे हटने के कोण को मापकर, वैज्ञानिकों ने उस गति का अनुमान लगाया जिस गति से यह न्यूक्लिऑन मारा गया होगा।
बर्कले लैब के वैज्ञानिक जॉन अरिंगटन, सहयोग के चार प्रवक्ताओं में से एक हैं, ने कहा, "यह उन्हें उन घटनाओं को चुनने में सक्षम बनाता है जिनमें एक इलेक्ट्रॉन एक उच्च गति वाले प्रोटॉन से बिखरा हुआ है जो हाल ही में दूसरे न्यूक्लियॉन से टकरा गया है।"
इन इलेक्ट्रॉन-प्रोटॉन टकरावों में पर्याप्त ऊर्जा के साथ एक आने वाला इलेक्ट्रॉन होता है जो उत्तेजित को पूरी तरह से हटा देता है प्रोटोन नाभिक से। दूसरा न्यूक्लियॉन भी नाभिक से बच जाता है क्योंकि यह रबर बैंड जैसी बातचीत को बाधित करता है जो आमतौर पर रोमांचक न्यूक्लियॉन जोड़ी को जगह देता है।
दो-शरीर टकरावों पर पूर्व शोध बिखरने वाली घटनाओं पर केंद्रित था जहां रिबाउंडिंग इलेक्ट्रॉन और दोनों निष्कासित न्यूक्लियॉन देखे गए थे। सभी कणों को टैग करके, वे प्रोटॉन-प्रोटॉन जोड़े की सापेक्ष संख्या निर्धारित कर सकते हैं और प्रोटॉन-न्यूट्रॉन जोड़े। हालाँकि, चूंकि ये "ट्रिपल संयोग" घटनाएँ अत्यधिक असामान्य हैं, इसलिए विश्लेषण के लिए आवश्यक था कि न्यूक्लियंस के बीच किसी भी अतिरिक्त बातचीत पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाए जो गिनती को प्रभावित कर सकता है।
मिरर न्यूक्लियस बूस्ट प्रिसिजन
नए अध्ययन में, भौतिकविदों ने निकाले गए न्यूक्लियॉन का पता लगाए बिना प्रोटॉन-प्रोटॉन और प्रोटॉन-न्यूट्रॉन जोड़े की सापेक्ष संख्या स्थापित करने का एक तरीका दिखाया। दो "दर्पण नाभिक" से समान संख्या में न्यूक्लियॉन-ट्रिटियम, एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन के साथ एक दुर्लभ हाइड्रोजन आइसोटोप के साथ बिखरने का मापन, और हीलियम-3, जिसमें दो प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन हैं - चाल थी। हीलियम -3 प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की अदला-बदली के साथ ट्रिटियम की तरह दिखता है, और इस समरूपता ने भौतिकविदों को अपने दो डेटा सेटों की तुलना करके न्यूट्रॉन से प्रोटॉन से जुड़े टकरावों को अलग करने में सक्षम बनाया।
इलेक्ट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों के लिए ट्रिटियम गैस सेल विकसित करने की योजना बनाने के बाद भौतिकविदों ने दर्पण नाभिक पर काम करना शुरू कर दिया। दशकों में इस दुर्लभ और मनमौजी आइसोटोप का यह पहला प्रयोग है।
इस प्रयोग के माध्यम से वैज्ञानिकों ने पिछले प्रयोगों की तुलना में अधिक डेटा एकत्र किया। इसलिए, वे पिछले माप की सटीकता में दस के कारक से सुधार कर सकते हैं।
उनके पास यह उम्मीद करने का कोई कारण नहीं था कि भारी नाभिक की तुलना में ट्रिटियम और हीलियम -3 में दो-न्यूक्लियॉन टकराव अलग तरह से काम करेंगे, इसलिए परिणाम काफी आश्चर्यजनक थे।
Arrington कहा, "इसका स्पष्ट हीलियम -3 मुट्ठी भर भारी नाभिक से अलग है। हम एक निश्चित उत्तर प्राप्त करने के लिए अन्य प्रकाश नाभिक पर अधिक सटीक माप के लिए जोर देना चाहते हैं।"
जर्नल संदर्भ:
- ली, एस।, क्रूज़-टोरेस, आर।, सैंटिएस्टबन, एन। एट अल। दर्पण नाभिक 3H और 3He की लघु-श्रेणी की संरचना का खुलासा करना। प्रकृति 609, 41–45 (2022)। डीओआई: 10.1038/s41586-022-05007-2
