Ο σπάνιος πυρήνας «καρπούζι» που ανατρέπει την Πυρηνική Φυσική

Η πυρηνική φυσική μόλις απέκτησε έναν νέο «πρωταγωνιστή». Ερευνητές από το University of Jyväskylä στη Φινλανδία μέτρησαν για πρώτη φορά τον βαρύτερο μέχρι σήμερα ατομικό πυρήνα που αποσυντίθεται με εκπομπή πρωτονίου, ανακαλύπτοντας το σπάνιο ισότοπο 188-άστατο. Ο παράξενος αυτός πυρήνας, με σχήμα που θυμίζει καρπούζι, φαίνεται να κρύβει ενδείξεις για έναν νέο τύπο πυρηνικής αλληλεπίδρασης, ένα εύρημα που θα μπορούσε να ανοίξει νέα κεφάλαια στη μελέτη της δομής της ύλης.

Ένα ορόσημο τριών δεκαετιών

Η τελευταία φορά που μετρήθηκε τόσο βαρύς πυρήνας με εκπομπή πρωτονίου ήταν το 1996. Έκτοτε, η πρόοδος στον συγκεκριμένο τομέα υπήρξε αργή, κυρίως λόγω της δυσκολίας παραγωγής και μελέτης τέτοιων εξωτικών ισοτόπων. Η νέα μέτρηση από το Accelerator Laboratory του University of Jyväskylä θεωρείται λοιπόν σημαντικό ορόσημο, καθώς όχι μόνο εντοπίζει ένα εντελώς νέο ισότοπο, αλλά προσφέρει και δεδομένα που αμφισβητούν όσα γνωρίζαμε για τις δυνάμεις που κρατούν τους πυρήνες δεμένους.

Η Henna Kokkonen, υποψήφια διδάκτορας που ηγείται της μελέτης, εξηγεί:

Η εκπομπή πρωτονίου είναι μια σπάνια μορφή ραδιενεργού διάσπασης. Ο πυρήνας «αποβάλλει» ένα πρωτόνιο για να κινηθεί προς μια πιο σταθερή κατάσταση.

Το πιο ελαφρύ ισότοπο άστατου

Το νεοανακαλυφθέν 188At αποτελεί μέχρι στιγμής το πιο ελαφρύ γνωστό ισότοπο του στοιχείου άστατου (At). Περιέχει 85 πρωτόνια και 103 νετρόνια, ένας συνδυασμός που το καθιστά εξαιρετικά ασταθές και δύσκολο να μελετηθεί. Η διάρκεια ζωής του είναι τόσο μικρή που απαιτούνται ιδιαίτερα ακριβείς τεχνικές για να καταγραφούν τα χαρακτηριστικά του πριν εξαφανιστεί.

Ο Kalle Auranen περιγράφει πώς δημιουργήθηκε:

Ο πυρήνας παρήχθη μέσω μιας αντίδρασης σύντηξης-εξάτμισης, όταν βομβαρδίσαμε έναν στόχο φυσικού αργύρου με δέσμη ιόντων 84-στρόντιο. Το νέο ισότοπο ταυτοποιήθηκε χάρη στο σύστημα ανιχνευτών του διαχωριστή RITU.

Ένας πυρήνας «καρπούζι»

Η θεωρητική ανάλυση που συνόδευσε τα πειραματικά αποτελέσματα αποκάλυψε ότι ο πυρήνας 188At έχει έντονα επίμηκες σχήμα, θυμίζοντας ένα καρπούζι. Η ιδιότητα αυτή δεν είναι απλώς μια «αλλόκοτη» γεωμετρία, αλλά συνδέεται με τον τρόπο που δένεται το εξωτερικό πρωτόνιο στον πυρήνα.

«Τα δεδομένα δείχνουν μια αλλαγή στην τάση της δεσμευτικής ενέργειας του εξωτερικού πρωτονίου», τονίζει η Kokkonen. «Η εξήγηση ίσως βρίσκεται σε μια αλληλεπίδραση που δεν έχουμε ξαναδεί ποτέ σε βαρείς πυρήνες». Αν αυτό επιβεβαιωθεί, θα πρόκειται για μια εντελώς νέα μορφή πυρηνικής συμπεριφοράς, με άγνωστες ακόμη προεκτάσεις.

Η ανακάλυψη του 188At ανοίγει ένα παράθυρο σε ανεξερεύνητες περιοχές της πυρηνικής φυσικής και ίσως αποτελεί το πρώτο βήμα για την κατανόηση νέων δυνάμεων που δρουν στον πυρήνα των ατόμων.

[via]