g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Fizikçiler, 35 yıldır çekirdekte saklı gizemi ortaya çıkardılar!

Brocade Garden: Bu makale parçacık fiziği hakkındadır

1983'ten beri bilim adamları gizemli bir gerçeği biliyorlar: atomların içindeki proton ve nötronların davranışı, uzayda serbestçe süzülme davranışından farklıdır. Spesifik olarak, protonları ve nötronları, yani kuarkları oluşturan atom altı parçacıklar, bir atomun çekirdeğine hapsedildiklerinde önemli ölçüde yavaşlarlar. Fizikçiler bundan gerçekten hoşlanmıyorlar çünkü nötronlar nötronlardır ve atom içinde olsun ya da olmasın protonlar protondur.

Protonlar ve nötronlar (birlikte "nükleonlar" adı verilen bir parçacık sınıfı oluştururlar), güçlü çekirdeklerle birbirine bağlanan üç küçük parçacığından (kuark olarak bilinir) oluşur. Bu çalışmanın ortak yazarı ya da Massachusetts Institute of Technology'den fizikçi Hen şunları söyledi: Kuarklar çekirdeğe yerleştirildiğinde daha yavaş hareket etmeye başlarlar ki bu çok garip.

Boko Park-Bilim Popülerleştirme: Bu çok garip, çünkü kuarklar arasındaki güçlü etkileşim esas olarak hızlarını belirler ve çekirdeği bağlayan kuvvet (ayrıca çekirdekteki kuarklara da etki eder) çok zayıf kabul edilir. Çekirdekteki kuarkların davranışını bilinen başka hiçbir kuvvet bu kadar güçlü değiştiremez. Bununla birlikte, bu etki hala var: parçacık fizikçileri, bu etkiyi keşfeden Avrupa Muon İşbirliği'nin adını taşıyan buna EMC etkisi diyorlar.

Yakın zamana kadar bilim adamları bu etkiye neyin sebep olduğundan emin değillerdi. Çekirdekteki iki parçacık genellikle yaklaşık 8 milyon elektron voltluk (8 mev) bir kuvvetle birbirine "çekilir" Bu parçacık enerjisinin bir ölçüsüdür Bir proton veya nötrondaki kuark yaklaşık 1000 mev'dir (1000 mev). Birbirine bağlı.

Resim: Shutterstock

Çekirdekler arasındaki nispeten hafif etkileşimin kuark içindeki güçlü etkileşimi önemli ölçüde etkilemesi mantıksızdır. "1000'e kıyasla 8 ne kadar?" Ancak elektromanyetik uyumluluk etkisi, dış kuvvetlerden hafif bir itme gibi görünmüyor. Farklı çekirdek türlerinin farklı koşulları olmasına rağmen, "% 0,5 değildir. Onu bulmak için bir deney tasarlamak için yeterli yaratıcılık olduğunda, bu etki verilerden fırlayacaktır.

İlgili çekirdeğe bağlı olarak, çekirdeğin görünen boyutu (çekirdeğin hızının bir fonksiyonudur)% 10 ila% 20 arasında değişebilir. Örneğin, altın çekirdekte protonlar ve nötronlar serbestçe yüzdüklerinden% 20 daha küçüktür. Teorisyenler burada ne olduğunu açıklamak için birçok farklı model önerdiler. EMC, "her model harika" anlamına gelir çünkü her model sorunu açıklıyor gibi görünüyor.

Berilyumun atomik yapısı: 4 proton, 4 nötron ve 4 elektron. Resim: general-fmv Shutterstock

Ancak zamanla, fizikçiler bu farklı modelleri test ederek daha fazla deney yaptı ve tek tek ortadan kayboldu. Hiç kimse tüm verileri açıklayamıyor Araştırmacılar büyük bir problemle karşı karşıyalar Şimdi çok fazla veri var Kuarkların çeşitli çekirdeklerde nasıl hareket ettiğini açıklayamayız.

Araştırmacılar tüm gizemleri aynı anda açıklamaya çalışmadılar, ancak nötronlar ve protonlar arasındaki etkileşimin özel bir durumunu incelemeye karar verdiler. Çoğu durumda, çekirdekteki protonlar ve nötronlar, aslında sadece bir bağlı kuark sistemi olsalar bile, birbirleriyle örtüşmezler. Ancak bazen çekirdekler mevcut çekirdekler içinde birbirine bağlanacak ve geçici olarak fiziksel olarak birbirleriyle örtüşmeye başlayacak ve bilim adamlarının "ilişkili çiftler" dedikleri şey haline gelecektir.

Herhangi bir anda çekirdekteki çekirdeklerin yaklaşık% 20'si bu şekilde örtüşür. Bu gerçekleştiğinde, kuarklar arasında büyük miktarda enerji akar ve temelde bağlayıcı yapılarını ve davranışlarını değiştirir - güçlü kuvvetin neden olduğu bir fenomen. 20 Şubat'ta Nature'da yayınlanan bir makalede araştırmacılar, bu enerji akışının elektromanyetik uyumluluk etkisinin nedeni olduğuna inanıyorlar.

Araştırma ekibi, birçok farklı çekirdek türünü elektronlarla bombardıman etti ve bu nükleon çiftleri ile elektromanyetik uyumluluk etkisi arasında doğrudan bir ilişki buldu. Yeni araştırma verileri, çoğu nükleondaki kuarkların çekirdeğe girdiklerinde hiç değişmediğini kuvvetle göstermektedir. Ancak nükleer çiftlerde yer alan az sayıdaki davranış o kadar değişti ki, herhangi bir deneydeki ortalama sonuçları çarpıtırlar.

Bu kadar küçük bir alanda paketlenmiş çok sayıda kuarkla, bazı dramatik ve güçlü etkiler olacaktır. Elektromanyetik uyumluluk etkisi, tüm protonların ve nötronların davranışındaki değişiklik değil, yalnızca birkaç anormal olgunun sonucudur. Araştırma ekibi, bu verilerden elektromanyetik uyumluluk etkisinin bir çekirdekten diğerine nasıl aktarıldığını doğru bir şekilde tanımlayan matematiksel bir fonksiyon elde etti. George Washington Üniversitesi'nde fizikçi olan Gerald Feldman şunları söyledi:

Makalenin yazarları bir tahmin yaptı ve tahminleri aşağı yukarı doğrulandı. Bu, bu eşleştirme etkisinin EMC gizemine gerçek yanıt olduğunu güçlü bir şekilde kanıtlıyor. Otuz beş yıl sonra, parçacık fizikçileri bu sorunu çözmek için çok fazla yararsız yöntem kullanmış görünüyorlar. Araştırma ekibi, bu sorunu daha derinlemesine araştırmak ve atomlardaki eşleşmiş nükleonların davranışı hakkındaki yeni bilinmeyen gerçeği ortaya çıkarmak için daha fazla deney yapmayı planladı.