גרעינים מעוותים הם קסומים כפליים. מדענים מצאו את המסה החסרה של זירקוניום-80
מדען של מעבדת ציקלוטרון מוליכת-על לאומית (NSCL) והמתקן לקורות איזוטופים נדירים (FRIB) באוניברסיטת מישיגן סטייט פתרו את תעלומת המסה החסרה של זירקוניום-80, תעלומה שהם נתקלו בהם בעצמם. הניסויים שבוצעו ב-NSCL הראו כי הליבה של זירקוניום-80המכיל 40 פרוטונים ו-40 נויטרונים הוא הרבה יותר קל ממה שהוא אמור להיות. התיאורטיקנים ב-FRIB ביצעו כעת חישובים המספקים תשובות לשאלה מה קורה למסה החסרה.
הקשר בין תיאורטיקנים לפיסיקאים ניסויים הוא כמו ריקוד מתואם, אומר המחבר הראשי של המאמר שפורסם ב- Nature Physics, Alec Hamaker. לפעמים התיאורטיקנים הם שמובילים את הדרך ומראים משהו לפני גילוי ניסיוני, ולפעמים הנסיינים מגלים משהו שהתיאורטיקנים לא ציפו לו, מוסיף ריאן רינגל.
מקור תמונה: ויקיפדיה / אלה
הפיתוח האחרון הוא רק טעימה ממה שמדענים ברחבי העולם יכולים לצפות. כבר עכשיו מציעה את NSCL, המיקום המוביל בארה"ב למחקר עם נדיר איזוטופים, הזדמנויות עצומות למדענים. אבל ה-FRIB, שאמור להיפתח בשנה הבאה, יהיה ייחודי לחלוטין. מדענים מרחבי העולם יוכלו ליצור איזוטופים שאינם זמינים בשום מקום אחר. מתקנים כמו ה-FRIB לא רק מרחיבים את הידע שלנו על היקום, אלא גם מאפשרים לנו לשפר את הטיפולים בסרטן, למשל. רינגל מסביר שה-FRIB יאפשר מחקר שלא היה נגיש בעבר ושהמתקן יספק תגליות חדשות במשך עשורים רבים.
אבל בואו נחזור ל-80Zr שלנו. הוא יוצר ב-NSCL, והיכולות של המתקן אפשרו למדענים למדוד את המסה שלו בדיוק חסר תקדים. המסה של יסוד זה נמדדה קודם לכן, אך מעולם לא בדיוק באותה מידה. והמדידות המדויקות הללו גילו הרבה דברים מעניינים. כי אם אנחנו יכולים לקבוע את המסה בצורה כל כך מדויקת, אנחנו בעצם מודדים מסה שאבדה. כי המסה של גרעין אטום אינה שווה לסכום המסות של פרוטונים und נויטרונים. חלק מהמסה החסרה מתבטאת כאנרגיה המחזיקה את הליבה יחד, מסביר רינגל.
כולנו זוכרים את המשוואה המפורסמת של איינשטיין E = mc ^ 2. זה לא אומר שום דבר חוץ מזה ממדים und אנרגיה שווים, הם שווים. עם זאת, ניתן לראות זאת רק בתנאים קיצוניים כמו אלה שנמצאים בגרעין האטום. כי אם יש יותר אנרגיית קישור בין פרוטונים וניטרונים בגרעין, אם הם קשורים זה לזה בצורה הדוקה יותר, אז חסרה יותר מסה. וזה בדיוק המקרה עם ליבת זירקוניום-80, כי ניסויים חדשים הראו שהכוחות בין נויטרונים לפרוטונים גדולים מהצפוי. ואם כן, התיאורטיקנים היו צריכים למצוא הסבר למה זה קרה.
אז הם בחנו את התיאוריות הקיימות לגבי 80Zr. הם אומרים, בין השאר, שהליבה הזו יכולה להיות גרעין קסום כפול.
ניסויים קודמים העלו כי ליבת זירקוניום 80 דומה לכדור רוגבי ולא לכדור. לפי התיאורטיקנים, צורה זו יכולה לתרום ל"קסם" הכפול של הליבה. תיאורטיקנים חושדים כבר יותר מ-30 שנה שליבת זירקון 80 היא ליבת קסם כפולה מעוותת. לקח לנסיינים זמן מה להוכיח זאת. ועכשיו, כשיש להם ראיות התומכות בתיאוריה, התיאורטיקנים יכולים לעשות את הצעד הבא, אומר האמייקר.
המדענים מחכים בערגה לתחילתו של FRIB ומקווים ללמוד עוד על ליבות יוצאות דופן כמו זירקוניום-80 דרך המתקן הזה.