النوى المشوهة سحرية مضاعفة. اكتشف العلماء الكتلة المفقودة من الزركونيوم 80

عالم مختبر السيكلوترون الوطني فائق التوصيل نجح (NSCL) ومرفق حزم النظائر النادرة (FRIB) بجامعة ولاية ميتشجان في حل لغز الكتلة المفقودة من الزركونيوم -80 ، وهو اللغز الذي صادفوه بأنفسهم. أظهرت التجارب التي أجريت في NSCL أن جوهر الزركونيوم 80يحتوي على 40 بروتون و 40 نيوترونًا أخف بكثير مما ينبغي. أجرى المنظرون في FRIB الآن حسابات توفر إجابات على سؤال ما الذي يحدث للكتلة المفقودة.

إن العلاقة بين المنظرين والفيزيائيين التجريبيين تشبه الرقص المنسق ، كما يقول المؤلف الرئيسي للورقة البحثية التي نُشرت في Nature Physics ، Alec Hamaker. في بعض الأحيان يكون المنظرون هم من يقودون الطريق ويظهرون شيئًا ما قبل الاكتشاف التجريبي ، وأحيانًا يكتشف المجربون شيئًا لم يتوقعه المنظرون ، كما يضيف ريان رينجل.

 مصدر الصورة: ويكيبيديا / هؤلاء

التطور الأخير هو مجرد طعم لما يمكن أن يتوقعه العلماء حول العالم. يقدم الآن NSCL ، الموقع الرائد في الولايات المتحدة للبحث مع نادر النظائر، فرصًا هائلة للعلماء. لكن FRIB ، المقرر افتتاحه العام المقبل ، سيكون فريدًا تمامًا. سيتمكن العلماء من جميع أنحاء العالم من صنع نظائر غير متوفرة في أي مكان آخر. لا تعمل مرافق مثل FRIB على توسيع معرفتنا بالكون فحسب ، بل تمكننا أيضًا من تحسين علاجات السرطان ، على سبيل المثال. يوضح Ringle أن FRIB سيمكن البحث الذي كان يتعذر الوصول إليه سابقًا وأن المنشأة ستوفر اكتشافات جديدة لعقود عديدة قادمة.

لكن دعنا نعود إلى 80Zr. تم تصنيعه في NSCL ، وقد سمحت قدرات المنشأة للعلماء بقياس كتلته بدقة غير مسبوقة. تم قياس كتلة هذا العنصر من قبل ، ولكن ليس بنفس الدقة. وكشفت هذه القياسات الدقيقة عن الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام. لأنه إذا تمكنا من تحديد الكتلة بدقة ، فإننا في الواقع نقيس الكتلة المفقودة. لأن كتلة النواة الذرية لا تساوي مجموع كتل البروتونات اوند نيوترونات. يوضح رينجل أن بعض الكتلة المفقودة تظهر كطاقة تمسك القلب معًا.

نتذكر جميعًا معادلة أينشتاين الشهيرة E = mc ^ 2. هذا لا يعني أي شيء آخر غير ذلك بشكل جماعي اوند السعرات الحرارية متكافئان ، هما متكافئان. ومع ذلك ، لا يمكن ملاحظة هذا إلا في ظل ظروف قاسية مثل تلك الموجودة في نواة الذرة. لأنه إذا كان هناك المزيد من طاقة الارتباط بين البروتونات والنيوترونات في النواة ، إذا كانت أكثر ارتباطًا ببعضها البعض ، فسيتم فقد المزيد من الكتلة. وهذا هو الحال تمامًا مع نواة الزركونيوم -80 ، لأن التجارب الجديدة أظهرت أن القوى بين النيوترونات والبروتونات أكبر من المتوقع. وإذا كان الأمر كذلك ، كان على المنظرين إيجاد تفسير لسبب حدوث ذلك.

لذلك قاموا بفحص النظريات الموجودة حول 80Zr. يقولون ، من بين أمور أخرى ، أن هذا اللب يمكن أن يكون جوهرًا سحريًا مزدوجًا.
اقترحت التجارب السابقة أن نواة الزركونيوم 80 يشبه كرة الرجبي وليس كرة. وفقًا للمنظرين ، يمكن أن يساهم هذا الشكل في "السحر" المزدوج للنواة. اشتبه المنظرون لأكثر من 30 عامًا في أن نواة الزركون 80 عبارة عن نواة سحرية مزدوجة مشوهة. استغرق المجربون بعض الوقت لإثبات ذلك. والآن بعد أن أصبح لديهم أدلة تدعم النظرية ، يمكن للمنظرين اتخاذ الخطوة التالية ، كما يقول هامكر.

العلماء ينتظرون بشوق بداية فريب ونأمل في معرفة المزيد عن النوى غير العادية مثل هذا الزركونيوم 80 من خلال هذه المنشأة.