Φυσικοί για πρώτη φορά κατάφεραν να «κοιτάξουν» μέσα στον πυρήνα του ατόμου: Επαναστατική μέθοδος χωρίς επιταχυντές
Επιστήμονες από το διάσημο Πανεπιστήμιο ΜΙΤ (Massachusetts Institute of Technology) στην Αμερική, ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο μελέτης της εσωτερικής δομής του πυρήνα του ατόμου — χωρίς τους ογκώδεις και πυρηνικούς επιταχυντές.
Οι φυσικοί χρησιμοποίησαν τα ηλεκτρόνια του ίδιου του ατόμου ραδίου στη σύνθεση της μοριακής του μορφής, RaF, ως «εσωτερικούς ανιχνευτές» που μπορούν να εισχωρούν στον πυρήνα και να παρέχουν πληροφορίες για τη δομή του.
Συνήθως, για τέτοιου είδους πειράματα απαιτούνται επιταχυντές μήκους χιλιομέτρων, όπου τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με πυρήνες σε τεράστιες ενέργειες.
Η νέα μέθοδος επιτρέπει τη διεξαγωγή παρόμοιων ερευνών κυριολεκτικά «στο τραπέζι» — με τη χρήση παγίδων για μόρια και μετρήσεων λέιζερ.
Στα μόρια ραδίου-φθορίδης, οι ερευνητές μέτρησαν την ενέργεια των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από το άτομο ραδίου και παρατήρησαν μια μικρή, αλλά ξεκάθαρη απόκλιση από την αναμενόμενη τιμή.
Αυτή η ενεργειακή μετατόπιση — περίπου ένα εκατομμυριοστό της ενέργειας ενός φωτονίου λέιζερ — υποδεικνύει ότι τα ηλεκτρόνια διείσδυσαν για λίγο στον πυρήνα και αλληλεπίδρασαν με τα πρωτόνια και τα νετρόνια του.
«Αποδείξαμε για πρώτη φορά ότι μπορούμε να «κοιτάξουμε» μέσα στον πυρήνα», εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ronald García Ruiz, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής.
«Είναι σαν να μπορούσατε να μετρήσετε το ηλεκτρικό πεδίο μιας μπαταρίας όχι μόνο από έξω, αλλά και από μέσα — ακριβώς αυτό κάναμε με το άτομο ραδίου».
Οι επιστήμονες σημείωσαν ότι στον πυρήνα κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο συμπεριφέρεται σαν ένας μικροσκοπικός μαγνήτης.
Η νέα μέθοδος επιτρέπει για πρώτη φορά την άμεση μέτρηση της κατανομής αυτών των «μαγνητών» — της λεγόμενης πυρηνικής μαγνητικής κατανομής, η οποία μπορεί να αποκαλύψει πώς λειτουργούν οι δυνάμεις μέσα στον πυρήνα.
Οι ερευνητές σκοπεύουν να εφαρμόσουν τη μέθοδο για τη λεπτομερή χαρτογράφηση του πυρήνα του ραδίου.
Η μορφή του διαφέρει από τα περισσότερα άτομα — αντί για σφαιρική έχει «αχλαδόμορφη» ασυμμετρία σε μάζα και φορτίο.
Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι αυτή η δομή μπορεί να ενισχύσει τα φαινόμενα παραβίασης των θεμελιωδών συμμετριών της φύσης — ένας πιθανός κλειδί για να κατανοήσουμε γιατί υπάρχει πλεόνασμα ύλης σε σχέση με την αντιύλη στο Σύμπαν.
Η ομάδα σκοπεύει να βελτιώσει την τεχνολογία ώστε να ψύχει τα μόρια και να ελέγχει την προσανατολισμό των «αχλαδόμορφων» πυρήνων τους.
Αυτό θα επιτρέψει την πιο ακριβή μέτρηση της κατανομής φορτίων και δυνάμεων μέσα στον πυρήνα και, ενδεχομένως, για πρώτη φορά να καταγράψει την παραβίαση των θεμελιωδών συμμετριών της φύσης.
«Τα μόρια με πυρήνα ραδίου είναι ένα μοναδικό σύστημα στο οποίο μπορούμε να αναζητήσουμε νέα φυσικά φαινόμενα», τόνισε ο García Ruiz.
«Τώρα έχουμε το εργαλείο για να ξεκινήσουμε αυτή την αναζήτηση».
Πριν από αυτό, οι επιστήμονες είχαν δημιουργήσει για πρώτη φορά κρυστάλλους που παραβιάζουν τους νόμους της φυσικής.
Η εργασία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.
www.bankingnews.gr
Οι φυσικοί χρησιμοποίησαν τα ηλεκτρόνια του ίδιου του ατόμου ραδίου στη σύνθεση της μοριακής του μορφής, RaF, ως «εσωτερικούς ανιχνευτές» που μπορούν να εισχωρούν στον πυρήνα και να παρέχουν πληροφορίες για τη δομή του.
Συνήθως, για τέτοιου είδους πειράματα απαιτούνται επιταχυντές μήκους χιλιομέτρων, όπου τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με πυρήνες σε τεράστιες ενέργειες.
Η νέα μέθοδος επιτρέπει τη διεξαγωγή παρόμοιων ερευνών κυριολεκτικά «στο τραπέζι» — με τη χρήση παγίδων για μόρια και μετρήσεων λέιζερ.
Στα μόρια ραδίου-φθορίδης, οι ερευνητές μέτρησαν την ενέργεια των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω από το άτομο ραδίου και παρατήρησαν μια μικρή, αλλά ξεκάθαρη απόκλιση από την αναμενόμενη τιμή.
Αυτή η ενεργειακή μετατόπιση — περίπου ένα εκατομμυριοστό της ενέργειας ενός φωτονίου λέιζερ — υποδεικνύει ότι τα ηλεκτρόνια διείσδυσαν για λίγο στον πυρήνα και αλληλεπίδρασαν με τα πρωτόνια και τα νετρόνια του.
«Αποδείξαμε για πρώτη φορά ότι μπορούμε να «κοιτάξουμε» μέσα στον πυρήνα», εξήγησε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Ronald García Ruiz, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής.
«Είναι σαν να μπορούσατε να μετρήσετε το ηλεκτρικό πεδίο μιας μπαταρίας όχι μόνο από έξω, αλλά και από μέσα — ακριβώς αυτό κάναμε με το άτομο ραδίου».
Οι επιστήμονες σημείωσαν ότι στον πυρήνα κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο συμπεριφέρεται σαν ένας μικροσκοπικός μαγνήτης.
Η νέα μέθοδος επιτρέπει για πρώτη φορά την άμεση μέτρηση της κατανομής αυτών των «μαγνητών» — της λεγόμενης πυρηνικής μαγνητικής κατανομής, η οποία μπορεί να αποκαλύψει πώς λειτουργούν οι δυνάμεις μέσα στον πυρήνα.
Οι ερευνητές σκοπεύουν να εφαρμόσουν τη μέθοδο για τη λεπτομερή χαρτογράφηση του πυρήνα του ραδίου.
Η μορφή του διαφέρει από τα περισσότερα άτομα — αντί για σφαιρική έχει «αχλαδόμορφη» ασυμμετρία σε μάζα και φορτίο.
Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι αυτή η δομή μπορεί να ενισχύσει τα φαινόμενα παραβίασης των θεμελιωδών συμμετριών της φύσης — ένας πιθανός κλειδί για να κατανοήσουμε γιατί υπάρχει πλεόνασμα ύλης σε σχέση με την αντιύλη στο Σύμπαν.
Η ομάδα σκοπεύει να βελτιώσει την τεχνολογία ώστε να ψύχει τα μόρια και να ελέγχει την προσανατολισμό των «αχλαδόμορφων» πυρήνων τους.
Αυτό θα επιτρέψει την πιο ακριβή μέτρηση της κατανομής φορτίων και δυνάμεων μέσα στον πυρήνα και, ενδεχομένως, για πρώτη φορά να καταγράψει την παραβίαση των θεμελιωδών συμμετριών της φύσης.
«Τα μόρια με πυρήνα ραδίου είναι ένα μοναδικό σύστημα στο οποίο μπορούμε να αναζητήσουμε νέα φυσικά φαινόμενα», τόνισε ο García Ruiz.
«Τώρα έχουμε το εργαλείο για να ξεκινήσουμε αυτή την αναζήτηση».
Πριν από αυτό, οι επιστήμονες είχαν δημιουργήσει για πρώτη φορά κρυστάλλους που παραβιάζουν τους νόμους της φυσικής.
Η εργασία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών