宇宙を支配する XNUMX つの基本的な力、電磁力、重力、弱い核力と強い核力は、粒子の相互作用と、この相互作用がどのように世界を構成するかを同時に記述します。
ノースカロライナ大学チャペルヒル校と米国エネルギー省（DOE）の最近の研究のおかげで、研究者らは最も謎に満ちた力の一つである強力な核力の理解に一歩近づいた。 アルゴンヌ国立研究所.
彼らの研究は、1960 年代初頭にノーベル賞を受賞したアルゴンヌの物理学者マリア ゲペルト マイヤーによって開発された原子構造の基礎理論に基づいています。 彼女はの数学モデルの作成に貢献しました。 核構造。 彼女の理論は、科学者の間で長年の謎、つまりなぜ原子核内の特定の数の陽子と中性子によって原子核が非常に安定になるのかを明らかにした。
研究チームは、核反応によって励起状態で原子核が形成される際に原子核の構造がどのように変化するかを調べることで、強い核力を調べるための同等の実験をこれまでに行ってきた。 彼らは、これらおよび海外で実施された他の研究から得られた64の中性子と陽子ニッケル64を調査した。 この原子核は、陽子 28 個と中性子 36 個を含み、安定したニッケル原子核よりも重くなっています。 より高いエネルギーレベルまで刺激されると、このニッケル同位体の特性により、その構造が変化します。
実験では、チームはエネルギー省科学局のユーザー施設であるアルゴンヌタンデム線形加速器システムを使用して、Ni-64 原子核のサンプルをリードターゲットに向けて加速しました。 鉛原子は、鉛とニッケルの間の反発から生じる電磁力によって Ni-64 原子核を励起することができました。 陽子.
ポップコーンの袋を電子レンジで加熱する手順に似ています。 穀粒は、温まるにつれて爆発してさまざまな形や大きさになります。 電子レンジから出たポップコーンは入ったものとは異なります。そしてさらに重要なことに、穀粒に加えられたエネルギーによって構造が変化しました。
Ni-64 原子核が崩壊して基底状態に戻るときに生成されるガンマ線は、Ni-64 原子核が刺激された後、GRETINA 装置によって発見されました。 接触に関与した粒子の方向は、別の検出器である CHICO2 によって確認されました。 研究チームは、検出器によって収集されたデータのおかげで、Ni-64 が興奮しているときに想定した形状を特定することができました。
データ分析により、鉛との相互作用によって刺激されたNi-64核も構造変化を起こしたことが明らかになった。 しかし、加えられたエネルギーの量に応じて、ニッケルの球形の原子核は、ドアノブに似た扁円形、またはサッカーボールに似た扁平形に変化しました。 この発見は、陽子と陽子を多く含む Ni-64 のような重い原子核にとっては例外的です。 中性子.
UNCチャペルヒル教授で論文の共著者であるロバート・ヤンセンス氏は、次のように述べています。 と, 「モデルは現実を描いたものであり、以前に知られていたことを説明でき、ある程度の予測力がある場合にのみ有効なモデルとなります。 私たちは、強力な核力の現在のモデルを継続的に改良するために、核の性質と挙動を研究しています。」
「Ni-64 とその周囲の核に関する発見は、核エネルギー、天体物理学、医学などの核科学分野における将来の実用的な発見の基礎を築く可能性があります。 今日の病院での医療処置の 50% 以上に核同位体が関係しています。 そして、これらの同位体のほとんどは、私たちが行っているような基礎研究中に発見されました。」
ジャーナルリファレンス：
- D. Little、AD Angeakaa、他64Ni の多段階クーロン励起: 形状の共存と低スピン励起の性質。 物理。 Rev. C。 DOI： 10.1103 / PhysRevC.106.044313
