Empat gaya fundamental – gaya elektromagnetik, gravitasi, dan gaya nuklir lemah dan kuat – yang mengatur alam semesta secara bersamaan menggambarkan interaksi partikel dan bagaimana interaksi ini membentuk dunia.
Para peneliti selangkah lebih dekat untuk memahami gaya nuklir kuat, salah satu gaya paling misterius, berkat penelitian terbaru dari University of North Carolina di Chapel Hill dan Departemen Energi AS (DOE) Argonne National Laboratory.
Penelitian mereka didasarkan pada teori dasar struktur atom yang dikembangkan oleh fisikawan Argonne pemenang Hadiah Nobel Maria Goeppert Mayer pada awal tahun 1960an. Dia berkontribusi pada penciptaan model matematika struktur nuklir. Teorinya memperjelas misteri lama di kalangan ilmuwan: mengapa jumlah proton dan neutron tertentu dalam inti atom membuatnya sangat stabil.
Dengan menyelidiki bagaimana struktur inti dapat berubah ketika terbentuk dalam keadaan tereksitasi melalui reaksi nuklir, tim peneliti sebelumnya telah melakukan eksperimen serupa untuk menguji gaya nuklir kuat. Mereka meneliti 64 neutron dan proton nikel-64, yang dihasilkan dari penelitian ini dan penelitian lain yang dilakukan di luar negeri. Inti atom ini lebih berat daripada inti nikel stabil mana pun, dengan 28 proton dan 36 neutron. Ketika distimulasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, karakteristik isotop nikel ini memungkinkannya mengubah strukturnya.
Untuk percobaan mereka, tim menggunakan Sistem Akselerator Argonne Tandem Linac, fasilitas pengguna DOE Office of Science, untuk mempercepat sampel inti Ni-64 menuju target utama. Atom timbal mampu mengeksitasi inti Ni-64 melalui gaya elektromagnetik yang dihasilkan dari tolakan antara timbal dan nikel. proton.
Ini mirip dengan prosedur memanaskan sekantong popcorn di microwave. Kernel mulai meledak menjadi berbagai bentuk dan ukuran saat memanas. Popcorn yang keluar dari microwave berbeda dengan yang dimasukkan, dan yang lebih penting, energi yang diberikan pada biji popcorn menyebabkan strukturnya berubah.
Sinar gamma yang dihasilkan ketika inti Ni-64 membusuk kembali ke keadaan dasarnya ditemukan oleh instrumen GRETINA setelah inti Ni-64 distimulasi. Orientasi partikel yang terlibat dalam kontak dipastikan oleh CHICO2, detektor yang berbeda. Tim dapat mengidentifikasi bentuk (atau bentuk) yang dianggap menarik oleh Ni-64, berkat data yang dikumpulkan oleh detektor.
Analisis data mengungkapkan bahwa inti Ni-64 yang distimulasi oleh interaksi dengan timbal juga mengalami perubahan struktural. Namun, tergantung pada jumlah energi yang digunakan, inti atom nikel yang bulat bisa berubah menjadi bentuk pipih, mirip dengan kenop pintu, atau bentuk prolate, mirip dengan bola sepak. Penemuan ini luar biasa untuk inti atom berat seperti Ni-64, yang memiliki banyak proton dan neutron.
Robert Janssens, seorang profesor di UNC-Chapel Hill dan salah satu penulis makalah ini, tersebut, “Suatu model adalah gambaran realitas, dan model tersebut hanya valid jika model tersebut dapat menjelaskan apa yang telah diketahui sebelumnya, dan memiliki daya prediksi. Kami sedang mempelajari sifat dan perilaku inti atom untuk terus menyempurnakan model gaya nuklir kuat yang kami miliki saat ini.”
“Temuan pada Ni-64 dan inti atom di sekitarnya dapat meletakkan dasar bagi penemuan praktis di masa depan di bidang ilmu nuklir, seperti energi nuklir, astrofisika, dan kedokteran. Lebih dari 50% prosedur medis di rumah sakit saat ini melibatkan isotop nuklir. Dan sebagian besar isotop ini ditemukan saat melakukan penelitian mendasar seperti yang kami lakukan.”
Referensi Jurnal:
- D. Kecil, AD Ayangeakaa, dkk. Eksitasi Multistep Coulomb 64Ni: Bentuk koeksistensi dan sifat eksitasi putaran rendah. Fisika. Pdt.C. DOI: 10.1103/PhysRevC.106.044313
