کشفی که فیزیک را تکان داد؛ سرب-208 کروی نیست!

برای دهه‌ها دانشمندان بر این باور بودند که سرب-۲۰۸، که به‌عنوان یک هسته اتمی «دو جادویی» و بسیار پایدار شناخته می‌شود، کاملاً کروی است. اما پژوهشی پیشگامانه این فرضیه را به چالش کشیده و نشان داده است که هسته این ایزوتوپ در واقع کشیده است و شکلی شبیه به توپ راگبی دارد.

کشفی که نظریه‌های هسته‌ای را زیر سؤال می‌برد

یک تیم بین‌المللی از پژوهشگران به سرپرستی گروه فیزیک هسته‌ای دانشگاه سوری (University of Surrey) موفق شده‌اند یکی از باور‌های قدیمی درباره‌ی سرب-۲۰۸ (Pb-۲۰۸) را تغییر دهند. پیش از این، دانشمندان تصور می‌کردند که این هسته‌ی اتمی کاملاً کروی است، اما یافته‌های جدید نشان می‌دهد که این ایزوتوپ در واقع کمی کشیده است. این کشف، اصول بنیادی ساختار هسته‌ای را به چالش کشیده و ممکن است درک ما را از نحوه‌ی تشکیل سنگین‌ترین عناصر در کیهان تغییر دهد.

سرب-۲۰۸ به دلیل پایداری فوق‌العاده‌اش، به‌عنوان یک هسته‌ی «دو جادویی» شناخته می‌شود و تا کنون سنگین‌ترین هسته‌ای است که چنین ویژگی‌ای دارد. اما مطالعه‌ای که در مجله‌ی Physical Review Letters منتشر شده، با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی بسیار دقیق، ساختار آن را بررسی کرده است. نتایج نشان داد که برخلاف تصور قبلی، این هسته‌ی اتمی به‌جای یک کره‌ی کامل، شکلی کشیده و مشابه توپ راگبی دارد (شکلی که در فیزیک به آن پَرولیت یا کشیده‌شده گفته می‌شود).

فناوری پیشرفته‌ای که اسرار سرب-۲۰۸ را فاش کرد

به گزارش ساینس دیلی، جک هندرسون محقق ارشد این مطالعه از دانشکده‌ی ریاضیات و فیزیک دانشگاه سوری، درباره‌ی این کشف گفت: «ما توانستیم چهار اندازه‌گیری مجزا را با استفاده از حساس‌ترین تجهیزات آزمایشگاهی در این حوزه ترکیب کنیم و این مشاهدات پیچیده را انجام دهیم. آنچه دیدیم ما را شگفت‌زده کرد، زیرا به‌وضوح نشان داد که سرب-۲۰۸ کروی نیست؛ برخلاف آنچه پیش‌تر تصور می‌کردیم. این نتایج به‌طور مستقیم یافته‌های همکارانمان در نظریه‌ی هسته‌ای را به چالش می‌کشد و فرصتی هیجان‌انگیز برای تحقیقات آینده فراهم می‌کند.»

برای بررسی دقیق‌تر این ویژگی غیرمنتظره، دانشمندان از طیف‌سنج گامای GRETINA در آزمایشگاه ملی آرگون (Argonne National Laboratory) در ایالت ایلینوی آمریکا استفاده کردند. در این آزمایش، اتم‌های سرب با پرتو‌های پرانرژی از ذرات که با سرعت ۱۰ درصد سرعت نور حرکت می‌کردند، بمباران شدند. این معادل آن است که ذرات بتوانند در هر ثانیه یک دور به دور زمین بزنند. برخورد این پرتو‌ها با اتم‌های سرب، الگو‌های گامای منحصربه‌فردی را ایجاد کرد که نشان‌دهنده‌ی ویژگی‌های کوانتومی و سطوح انرژی برانگیخته‌ی هسته‌ی سرب-۲۰۸ بود. دانشمندان از این الگو‌ها برای تعیین شکل هسته استفاده کردند.

بازنگری در نظریه‌های فیزیک هسته‌ای

فیزیکدانان نظری از جمله محققان گروه نظریه‌ی هسته‌ای دانشگاه سوری، اکنون در حال بازبینی مدل‌هایی هستند که برای توصیف ساختار هسته‌ی اتم‌ها به کار می‌رفتند. این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ساختار هسته‌ای بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی است که پیش‌تر تصور می‌شد.

پل استیونسون، فیزیکدان نظری و نویسنده‌ی ارشد این مطالعه از دانشگاه سوری، در این باره گفت: «این آزمایش‌های بسیار حساس، نوری تازه بر چیزی تابانده است که فکر می‌کردیم کاملاً درک کرده‌ایم. این یافته‌ها اکنون ما را با چالش جدیدی روبه‌رو کرده است که باید بفهمیم علت این پدیده چیست. یکی از احتمالات این است که ارتعاشات هسته‌ی سرب-۲۰۸، زمانی که در طول آزمایش‌ها برانگیخته می‌شود، کمتر از آنچه قبلاً فرض می‌کردیم منظم باشد. ما اکنون در حال اصلاح مدل‌های خود هستیم تا ببینیم آیا این فرضیات درست هستند یا خیر.»

افق‌های جدید در فیزیک هسته‌ای

این پژوهش که با همکاری گروهی از دانشمندان برجسته از مراکز تحقیقاتی هسته‌ای در اروپا و آمریکای شمالی انجام شده، اصول بنیادی فیزیک هسته‌ای را به چالش کشیده و مسیر‌های جدیدی را برای تحقیقات در زمینه‌ی پایداری هسته‌ای، اخترفیزیک و مکانیک کوانتومی باز کرده است.

انتهای پیام/