นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบหลักฐานการทดลองครั้งแรกว่านิวเคลียสของอะตอมสามารถเก็บฟองอากาศได้
ไอโซโทปซิลิกอน-34 ที่ไม่เสถียรมีจุดศูนย์กลางคล้ายฟองอากาศที่มีโปรตอนไม่เพียงพอ นักวิทยาศาสตร์รายงานวันที่ 24 ตุลาคมในNature Physics “นิวเคลียสฟองสบู่” ที่ผิดปกตินี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าธาตุหนักถือกำเนิดขึ้นในจักรวาลได้อย่างไร และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบไอโซโทปใหม่ที่เสถียรและหนักมาก
ในทางควอนตัมที่เล่นโวหาร โปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส
ปฏิเสธที่จะมีอยู่ในที่เดียวในแต่ละครั้ง แต่พวกมันจะกระจายไปทั่วนิวเคลียสในออร์บิทัลของนิวเคลียส ซึ่งอธิบายถึงความน่าจะเป็นที่จะพบโปรตอนหรือนิวตรอนแต่ละตัวในจุดใดจุดหนึ่ง โดยปกติ เนื่องจากแรงนิวเคลียร์อย่างแรงที่ยึดอนุภาคทั้งสองประเภทไว้ด้วยกัน นิวเคลียสจึงมีความหนาแน่นค่อนข้างคงที่ในศูนย์กลางของพวกมัน โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของโปรตอนและนิวตรอนที่พวกมันมีอยู่ อย่างไรก็ตาม ในซิลิคอน-34 นักวิทยาศาสตร์บางคนคาดการณ์ว่าออร์บิทัลโปรตอนตัวหนึ่งที่เติมศูนย์กลางของนิวเคลียสจะเกือบจะว่างเปล่า ทำให้เกิดนิวเคลียสฟองสบู่ แต่ไม่ใช่ทุกทฤษฎีที่เห็นด้วย Olivier Sorlin นักฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่ง National Large Heavy Ion Accelerator, GANIL ในเมืองก็อง ประเทศฝรั่งเศส กล่าวว่า “นี่เป็นเหตุผลสำหรับการทดลองนี้
ในการไล่ตามนิวเคลียสของฟองสบู่ นักวิทยาศาสตร์ได้ทุบนิวเคลียสซิลิกอน-34 ให้เป็นเป้าหมายของเบริลเลียม ซึ่งทำให้โปรตอนเดี่ยวหลุดออกจากนิวเคลียสเพื่อสร้างอะลูมิเนียม-33 นิวเคลียสอะลูมิเนียม-33 ที่เป็นผลลัพธ์นั้นอยู่ในสถานะตื่นเต้นหรือมีพลังงานสูง และตกลงไปที่พลังงานที่ต่ำกว่าอย่างรวดเร็วโดยปล่อยโฟตอนหรืออนุภาคแสง ด้วยการสังเกตพลังงานของโฟตอนเหล่านั้น ซอร์ลินและเพื่อนร่วมงานสามารถสร้างการโคจรของโปรตอนที่ถูกขับออกจากนิวเคลียสได้
นักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกเขาขับโปรตอนสองสามตัวออกจากวงโคจร
กลางที่นักทฤษฎีคาดการณ์ว่าจะว่างเปล่า ในขณะที่วงโคจรสามารถถือโปรตอนได้มากถึงสองโปรตอนในทางทฤษฎี แต่ก็มีโปรตอนโดยเฉลี่ยเพียง 0.17 เท่านั้น ในซิลิคอน-34 ความหนาแน่นของโปรตอนกลางอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสที่เปรียบเทียบกันได้ นักวิทยาศาสตร์คำนวณหลังจากพิจารณาออร์บิทัลส่วนกลางอื่นๆ ที่มีจำนวนโปรตอนตามปกติ (ความหนาแน่นของนิวตรอนในใจกลางของซิลิคอน-34 เป็นเรื่องปกติ)
เรื่องราวดำเนินต่อไปหลังจากกราฟิก
ไม่มีโปรตอน
ความหนาแน่นของโปรตอนที่คำนวณได้สำหรับซิลิคอน-34 (ขวา) และสำหรับการเปรียบเทียบ ซัลเฟอร์-36 (ซ้าย) ตามฟังก์ชันของระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของนิวเคลียส ที่ศูนย์กลางของมัน ซิลิคอน-34 มีความหนาแน่นของโปรตอนประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสที่เทียบเคียงได้
เจ.พี. เอบราน
นักฟิสิกส์นิวเคลียร์เชิงทฤษฎี Paul-Henri Heenen จากมหาวิทยาลัย Université libre de Bruxelles ในเบลเยียมกล่าวว่า “สิ่งที่พวกเขากำลังทำอยู่นั้นยากมาก” เขาตั้งข้อสังเกตว่าซิลิคอน-34 ไม่เสถียร มีครึ่งชีวิตน้อยกว่าสามวินาที จึงเป็นความท้าทายในการทำงานด้วย
เมื่อเติมโปรตอนลงในนิวเคลียส พวกมันจะเติมออร์บิทัลตามลำดับตามระดับพลังงานของออร์บิทัล ซิลิคอน-34 มีลักษณะพิเศษ โดยมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนจำนวน “มหัศจรรย์” ในนิวเคลียส มีตัวเลขเวทย์มนตร์มากมายซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียรของนิวเคลียสของอะตอม จำนวนโปรตอนจำนวนมหาศาลหมายความว่าพลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มโปรตอนเข้าสู่วงโคจรถัดไปนั้นสูงเป็นพิเศษ สิ่งนี้อธิบายที่มาของฟองสบู่ สำหรับโปรตอนที่จะกระโดดเข้าสู่วงโคจรตรงกลางที่ยังไม่ได้บรรจุ มันต้องใช้พลังงานมากขึ้นอย่างมาก ดังนั้นศูนย์ของซิลิคอน-34 จึงมีประชากรเบาบาง
นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ Jiangming Yao จาก University of North Carolina, Chapel Hill กล่าวว่า “มันเป็นบทความที่น่าสนใจและเป็นหลักฐานจริงๆ” สำหรับนิวเคลียสของฟองสบู่ แต่เขากล่าวว่าหลักฐาน “ไม่ใช่โดยตรง” เพราะมันอาศัยแบบจำลองนิวเคลียร์ในการคำนวณความหนาแน่น ในการวัดความหนาแน่นของโปรตอนโดยตรงจะต้องใช้อิเล็กตรอนเพื่อตรวจสอบการทำงานภายในของนิวเคลียส
การวิจัยยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเมนตัมเชิงมุมของโปรตอนกับโมเมนตัมเชิงมุมภายในหรือการหมุนของโปรตอน ผลกระทบมีความสำคัญต่อการรักษานิวเคลียสหนักให้คงที่ การหาผลกระทบของปฏิสัมพันธ์นั้นในนิวเคลียสที่ผิดปกตินี้สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ตำแหน่งที่เป็นไปได้ของ “เกาะแห่งเสถียรภาพ” ได้ดีขึ้น ซึ่งเป็นบริเวณที่เป็นทฤษฎีของตารางธาตุที่มีธาตุหนักซึ่งอาจคงที่เป็นเวลานาน ( SN: 6 /5/10, น. 26 ).
ยิ่งไปกว่านั้น การเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างวงโคจรกับสปินได้ดีขึ้นยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้ว่าองค์ประกอบต่างๆ ถูกหลอมรวมอย่างไรในหายนะของจักรวาลที่หาได้ยาก เช่น การรวมตัวกันของดาวนิวตรอนสองดวง ที่นั่น นิวเคลียสเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ซับซ้อน กลืนนิวตรอนเข้าไปและเกิดการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี การสร้างแบบจำลองกระบวนการนี้ต้องการความเข้าใจที่แม่นยำเกี่ยวกับความเสถียรของนิวเคลียสต่างๆ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ได้รับผลกระทบจากปฏิสัมพันธ์ของสปิน-ออร์บิต
credit : simplyblackandwhite.net sjcluny.org sluttyfacebook.com societyofgentlemengamers.org stopcornyn.com tabletkinapotencjebezrecepty.com thebiggestlittle.org thirtytwopaws.com thisdayintype.com tinyeranch.com
