Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Evren, parçacıklar arasındaki etkileşimleri belirleyen ve bildiğimiz dünyayı şekillendiren dört temel güç tarafından yönetilir. Bu kuvvetler arasında elektromanyetik kuvvet, yerçekimi, zayıf nükleer kuvvet ve güçlü nükleer kuvvet bulunur. Bu temel kuvvetler, evrendeki en küçük atomlardan en büyük galaksilere kadar her şeyi etkiler. Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Chapel Hill'deki Kuzey Karolina Üniversitesi’nde yapılan yakın tarihli bir çalışma, araştırmacıları temel kuvvetlerin en muammalılarından biri olan güçlü nükleer kuvveti anlamaya daha da yaklaştırdı. Çalışmaları, 1960'ların başlarında Argonne fizikçisi ve Nobel Ödülü sahibi Maria Goeppert Mayer tarafından ortaya atılan temel atomik yapı teorilerine dayanıyor. Çekirdeklerin yapısı için matematiksel bir model geliştirmeye yardımcı oldu.

Araştırma ekibi daha önce, bir nükleer reaksiyon yoluyla uyarılmış bir durumda üretildiğinde çekirdeğin yapısının nasıl değişebileceğini inceleyerek güçlü nükleer kuvveti incelemek için benzer deneyler yaptı. Başka yerlerde yapılan bu ve diğer deneyler, onları 64 nötron ve protona sahip olan nikel-64'ü araştırmaya yöneltti. Bu çekirdek, 28 proton ve 36 nötron ile en ağır kararlı nikel çekirdeğidir. Bu nikel izotopu, daha yüksek enerji durumlarına uyarıldığında yapısının değişmesine izin veren özelliklere sahiptir. Ekip, deneyleri için, bir Ni-64 çekirdeği örneğini bir kurşun hedefine doğru hızlandırmak için bir DOE Office of Science kullanıcı tesisi olan Argonne Tandem Linac Hızlandırıcı Sistemini kullandı. Kurşun atomları, kurşundaki protonlar ile nikeldeki protonlar arasındaki itmeden kaynaklanan elektromanyetik kuvvetler yoluyla Ni-64 çekirdeklerini uyarabildi. İşlem, mikrodalgaya bir torba patlamış mısır koymaya benzer. Çekirdekler ısındıkça, tüm farklı şekil ve boyutlarda patlamaya başlarlar. Mikrodalgadan çıkan patlamış mısır, girenden farklıdır ve en önemlisi, çekirdekler üzerlerine uygulanan enerji nedeniyle şekil değiştirmiştir.

Ni-64 çekirdekleri uyarıldıktan sonra, GRETINA adlı bir alet, çekirdekler temel hallerine geri döndüklerinde salınan gama ışınlarını saptadı. CHICO2 adlı başka bir dedektör, etkileşime giren parçacıkların yönünü belirledi. Dedektörler tarafından elde edilen veriler, ekibin Ni-64'ün heyecanlandıkça hangi şekli veya şekilleri aldığını belirlemesine izin verdi. Verilerin analizinden, kurşunla etkileşimlerle uyarılan Ni-64 çekirdeklerinin de şekil değiştirdiği sonucuna varıldı. Ancak, nikelin küresel atom çekirdeği, tanıdık kabarık şekillere girmek yerine, üzerine uygulanan enerji miktarına bağlı olarak iki şekilden birine dönüştü: kapı tokmağı gibi oblate veya futbol topu gibi prolate. Bu bulgu, birçok proton ve nötrondan oluşan Ni-64 gibi ağır çekirdekler için olağandışıdır.

UNC-Chapel Hill'de profesör ve makalenin ortak yazarı Robert Janssens, "Bir model, gerçekliğin bir resmidir ve yalnızca daha önce bilinenleri açıklayabilirse geçerli bir modeldir ve bir miktar tahmin gücüne sahiptir. Güçlü nükleer kuvvete ilişkin mevcut modellerimizi sürekli olarak geliştirmek için çekirdeklerin doğasını ve davranışını inceliyoruz.” dedi. Nihayetinde araştırmacılar, Ni-64 ve çevresindeki çekirdeklerdeki bulgularının, nükleer bilim alanında nükleer enerji, astrofizik ve tıp gibi gelecekteki pratik keşiflerin temellerini atabileceğini umuyorlar.

Makale: journals.aps.org