Evreni yöneten dört temel kuvvet (elektromanyetik kuvvet, yerçekimi ve zayıf ve güçlü nükleer kuvvetler) eş zamanlı olarak parçacık etkileşimini ve bu etkileşimin dünyayı nasıl oluşturduğunu tanımlar.
Chapel Hill'deki Kuzey Carolina Üniversitesi ve ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) yakın tarihli bir araştırması sayesinde araştırmacılar, en gizemli kuvvetlerden biri olan güçlü nükleer kuvveti anlamaya bir adım daha yaklaştı. Argonne National Laboratory.
Araştırmaları, 1960'ların başında Nobel ödüllü Argonne fizikçisi Maria Goeppert Mayer tarafından geliştirilen atomun yapısına ilişkin temel teorilere dayanıyor. Matematiksel bir modelin oluşturulmasına katkıda bulundu. nükleer yapı. Onun teorisi, bilim adamları arasında uzun süredir devam eden bir gizemi açıklığa kavuşturdu: Bir atomun çekirdeğindeki belirli sayıdaki proton ve nötronların neden onu çok kararlı hale getirdiği.
Araştırma ekibi, nükleer reaksiyon yoluyla uyarılmış durumda oluştuğunda çekirdeğin yapısının nasıl değişebileceğini araştırarak, daha önce güçlü nükleer kuvveti incelemek için benzer deneyler yapmıştı. Bu ve yurt dışında yapılan diğer çalışmalar sonucunda ortaya çıkan 64 nötronu ve proton nikel-64'ü incelediler. Bu çekirdek, 28 proton ve 36 nötronla herhangi bir kararlı nikel çekirdeğinden daha ağırdır. Daha yüksek enerji seviyelerine uyarıldığında bu nikel izotopunun özellikleri, yapısını değiştirmesine olanak tanır.
Ekip, deneyleri için, bir Ni-64 çekirdeği örneğini öncü bir hedefe doğru hızlandırmak için bir DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesisi olan Argonne Tandem Linac Hızlandırıcı Sistemini kullandı. Kurşun atomları, kurşun ve nikel arasındaki itmeden kaynaklanan elektromanyetik kuvvetler yoluyla Ni-64 çekirdeklerini uyarmayı başardılar. protonlar.
Bu, bir torba patlamış mısırın mikrodalgada ısıtılmasına benzer. Çekirdekler ısındıkça çeşitli şekil ve boyutlarda patlamaya başlar. Mikrodalgadan çıkan patlamış mısır, içeri girenden farklıdır ve daha da önemlisi tanelere uygulanan enerji, onların yapılarının değişmesine neden olmuştur.
Ni-64 çekirdekleri temel durumlarına geri döndüğünde üretilen gama ışınları, Ni-64 çekirdekleri uyarıldıktan sonra GRETINA cihazı tarafından keşfedildi. Temasa dahil olan parçacıkların yönelimi, farklı bir dedektör olan CHICO2 tarafından belirlendi. Ekip, dedektörler tarafından toplanan veriler sayesinde Ni-64'ün heyecan verici olduğunu düşündüğü şekli (veya şekilleri) tanımlayabildi.
Veri analizi, kurşunla etkileşimlerle uyarılan Ni-64 çekirdeklerinin de yapısal değişikliğe uğradığını ortaya çıkardı. Bununla birlikte, uygulanan enerji miktarına bağlı olarak, nikelin küresel atom çekirdeği ya kapı tokmağına benzer şekilde yassı bir şekle ya da futbol topuna benzer şekilde yassı bir şekle dönüştü. Bu keşif, çok fazla protona sahip olan Ni-64 gibi ağır çekirdekler için olağanüstüdür. nötronlar.
UNC-Chapel Hill'de profesör ve makalenin ortak yazarı Robert Janssens, şuraya, “Bir model, gerçekliğin bir resmidir ve yalnızca daha önce bilineni açıklayabiliyorsa ve bir miktar öngörü gücüne sahipse geçerli bir modeldir. Güçlü nükleer kuvvete ilişkin mevcut modellerimizi sürekli olarak geliştirmek için çekirdeğin doğasını ve davranışını inceliyoruz."
"Ni-64 ve çevresindeki çekirdeklerdeki bulgular, nükleer enerji, astrofizik ve tıp gibi nükleer bilim alanında gelecekteki pratik keşiflerin temellerini oluşturabilir. Bugün hastanelerdeki tıbbi prosedürlerin %50'sinden fazlası nükleer izotopları içermektedir. Ve bu izotopların çoğu bizim yaptığımız gibi temel araştırmalar yaparken keşfedildi.”
Dergi Referans:
- D. Little, AD Ayangeakaa, et al. 64Ni'nin çok adımlı Coulomb uyarımı: Şekil bir arada varlığı ve düşük dönüşlü uyarımların doğası. fizik Rev C. DOI: 10.1103/PhysRevC.106.044313
