Ατομικοί πυρήνες σε σχήμα αχλαδιού

Posted on 19/03/2016

0


Πειράματα επιβεβαιώνουν ότι ο πυρήνας του βαρίου 144Βα έχει το «ασύμμετρο» σχήμα αχλαδιού και μάλιστα η ασυμμετρία αυτή είναι πιο έντονη απ’ ότι θεωρούνταν μέχρι σήμερα.
ba144
Οι περισσότεροι πυρήνες είναι σφαιρικοί ή πεπλατυσμένοι σαν μια μπάλα αμερικάνικου ποδοσφαίρου. Όμως σε ορισμένους πυρήνες τα πρωτόνια και τα νετρόνια διατάσσονται με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν την μορφή ενός αχλαδιού.

Οι φυσικοί απέδειξαν ότι και ο πυρήνας του 144Βα είναι μέλος αυτής της «κλειστής λέσχης». Και δεδομένου ότι η παραμόρφωση του πυρήνα είναι μεγαλύτερη σε σχέση με το θεωρητικά αναμενόμενο, το εύρημα αυτό θα μπορούσε να κλονίσει τα μοντέλα της πυρηνικής δομής.

Ένας τρόπος για να διαπιστωθεί το αν ένας πυρήνας έχει σχήμα αχλαδιού είναι να μελετηθούν οι αποκαλούμενες οκταπολικές μεταβάσεις μεταξύ των πυρηνικών ενεργειακών καταστάσεων. Με τη μέθοδο αυτή οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι οι πυρήνες 224, 226Βα και μερικοί ακόμη βαρείς πυρήνες έχουν σχήμα αχλαδιού.

Γραφική αναπαράσταση του πυρήνα του ράδιου-224. Οι ερευνητές τον παρομοιάζουν με αχλάδι (Πηγή: Liam Gaffney / Peter Butler, University of Liverpool)

Εδώ και δεκαετίες οι θεωρητικοί προέβλεπαν ότι ο πυρήνας 144Βα, ένας σχετικά ελαφρύς πυρήνας, θα πρέπει να είναι ασύμμετρος. Αλλά μέχρι σήμερα δεν είχαν αναπτυχθεί οι τεχνικές που θα επέτρεπαν την μελέτη τoυ βραχύβιου ισοτόπου του 144Βα, που έχει χρόνο ημίσειας ζωής 11,5 δευτερόλεπτα.

Μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ, Βρετανία και τη Γαλλία χρησιμοποιώντας τον επιταχυντή ATLAS (Argonne Tandem Linac Accelerator System) και την πηγή παραγωγής ισοτόπων CARIBU (CAlifornium Rare Ion Breeder Upgrade) δημιούργησαν δέσμη πυρήνων 144Βα, με την οποία βομβάρδιζαν στόχο μολύβδου 208Pb. Οι συγκρούσεις διέγειραν τους πυρήνες βαρίου σε ψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις και η ανάλυση των φασμάτων αποδιέγερσης έδειξαν ότι ο πυρήνας 144Βα είναι περισσότερο παραμορφωμένος σε σχέση με τις προβλέψεις των θεωρητικών μοντέλων. Το εύρημα αυτό σημαίνει ότι τα συγκεκριμένα θεωρητικά μοντέλα πρέπει να αναθεωρηθούν.

Τέτοιου είδους πειράματα σαν το παραπάνω  θα μπορούσαν επίσης να συσχετιστούν και με βασικές αρχές της φυσικής. Το καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής αφήνει πολλά αναπάντητα ερωτήματα. Για παράδειγμα δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από αντιύλη στο σύμπαν. Στις διάφορες προτάσεις που προτείνονται για την εξήγηση της παρατηρούμενης «ασυμμετρίας» ύλης – αντιύλης υπάρχουν και κάποιες που προβλέπουν ότι ορισμένοι πυρήνες θα έχουν το παραμορφωμένο του αχλαδιού, όπως ακριβώς δείχνει το πείραμα για τον πυρήνα του 144Βα.

Πηγή: http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.116.112503http://arxiv.org/pdf/1602.01485v1.pdf