19:39 2022-11-30
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Popcorn nuclear: nucleul greu își schimbă forma la diferite energii
_ Floricele nucleare: grele nucleul își schimbă formele la diferite energii
O nouă lucrare aruncă lumină asupra naturii nucleelor atomice. Studiul este publicat în revista Physical Review C.
Totul din univers, de la cele mai mari galaxii până la atomi individuali, este guvernat de patru forțe fundamentale, care împreună descriu modul în care particulele interacționează între ele și fac ridică lumea așa cum o știm noi. Acestea includ forța electromagnetică, gravitația și forțele nucleare slabe și puternice.
După un studiu recent la Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie al SUA (DOE) și la Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill, cercetătorii sunt cu un pas mai aproape de înțelegerea forței nucleare puternice, una dintre cele mai misterioase dintre forțe.
„Peste 50% din procedurile medicale din spitalele de astăzi implică izotopi nucleari. Și majoritatea acestor izotopi au fost descoperit în timp ce facem cercetări fundamentale, așa cum facem noi”, a spus Robert Janssens, profesor la UNC-Chapel Hill și coautor al lucrării.
Lucrările lor se bazează pe teoriile fundamentale ale structurilor atomice care au apărut cu Argonne. fizician și laureat al Premiului Nobel Maria Goeppert Mayer la începutul anilor 1960. Ea a ajutat la dezvoltarea unui model matematic pentru structura nucleelor. Modelul ei a explicat de ce un anumit număr de protoni și neutroni din nucleul unui atom face ca acesta să fie extrem de stabil – un fenomen care a derutat oamenii de știință de ceva timp.
Echipa de cercetare a efectuat anterior experimente similare pentru a studia forță nucleară puternică prin examinarea modului în care structura unui nucleu se poate schimba atunci când este produs într-o stare excitată printr-o reacție nucleară. Acestea și alte experimente făcute în altă parte i-au determinat să investigheze nichelul-64, care are 64 de neutroni și protoni. Acest nucleu este cel mai greu nucleu stabil de nichel, cu 28 de protoni și 36 de neutroni. Acest izotop de nichel are proprietăți care permit structurii sale să se schimbe atunci când este excitat la stări de energie superioară.
Pentru experimentul lor, echipa a folosit Argonne Tandem Linac Accelerator System, o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science, pentru a accelerați o probă de nuclee Ni-64 către o țintă de plumb. Atomii de plumb au reușit să excite nucleii de Ni-64 prin forțele electromagnetice rezultate din repulsia dintre protonii din plumb și protonii din nichel.
Procesul arată similar cu introducerea unui sac de floricele de porumb în cuptor cu microunde. Pe măsură ce sâmburii se încălzesc, încep să apară în toate formele și dimensiunile diferite. Floricele de porumb care ies din cuptorul cu microunde vor fi diferite de cele care au intrat și, în mod crucial, boabele își vor fi schimbat forma datorită energiei exercitate asupra lor.
După ce nucleele Ni-64 au fost excitate, un instrument numit GRETINA a detectat razele gamma eliberate atunci când nucleele au revenit la starea lor fundamentală. Un alt detector numit CHICO2 a determinat direcția particulelor implicate în interacțiune. Datele obținute de detectoare au permis echipei să determine ce formă – sau forme – a luat Ni-64 în timp ce era excitat.
Din analiza datelor, s-a ajuns la concluzia că nucleele Ni-64 entuziasmați de interacțiunile cu plumbul și-au schimbat și forma. Dar, în loc să apară în forme pufoase familiare, nucleul atomic sferic al nichelului s-a schimbat într-una din cele două forme, în funcție de cantitatea de energie exercitată asupra acestuia: aplatizat, ca o clanță, sau prolat, ca o minge de fotbal. Această descoperire este neobișnuită pentru nucleele grele precum Ni-64, care constau din mulți protoni și neutroni.
„Un model este o imagine a realității și este doar un model valid dacă poate explica ceea ce se știa înainte, și are o oarecare putere de predicție”, a spus prof. Janssens. „Studiem natura și comportamentul nucleelor pentru a îmbunătăți continuu modelele noastre actuale ale forței nucleare puternice”.
În cele din urmă, cercetătorii speră că descoperirile lor în Ni-64 și nucleele înconjurătoare pot pune bazele viitoarelor descoperiri practice în domeniul științei nucleare, cum ar fi energia nucleară, astrofizica și medicina.
Comentarii:
Adauga Comentariu