חוקרים מאוניברסיטת אוסקה מטרופוליטן גילו כי המבנה הגרעיני של טיטניום-48 משתנה בהתאם למרחק ממרכז הגרעין, ונע בין מבני קונכייה ומבני צביר α. ממצא זה מאתגר את השקפות מסורתיות על תצורה גרעינית ועשוי לספק תובנות לגבי תהליכי ריקבון α בגרעינים כבדים, חידה בפיזיקה גרעינית במשך כמעט מאה שנה. קרדיט: twoday.co.il.com
תעלומת פיזיקה בת 100 שנה עשויה להיות קרובה להיפתר מכיוון שמחקר חדש חושף שינויים מבניים בגרעין טיטניום-48.
העולם סביבנו מורכב מחלקיקים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת, אך פיזיקאים ממשיכים להשיג תובנות על הממלכה המסתורית הזו. ממצאים שפורסמו בכתב העת סקירה פיזית ג על ידי מדענים מאוניברסיטת אוסקה מטרופוליטן (OMU) מראים כי המבנה הגרעיני של א אָטוֹם שינויים צפויים בהתאם למרחק של הפרוטונים והנייטרונים ממרכז הגרעין.
סטודנטית לתואר שני ב-OMU Maito Okada, פרופסור חבר Wataru Horiuchi ופרופסור Naoyuki Itagaki מבית הספר לתואר שני למדעים השוו חישובים באמצעות מודלים תיאורטיים עם נתונים ניסיוניים קיימים כדי לקבוע אם טיטניום-48, האיזוטופ הנפוץ ביותר של טיטניום עם 22 פרוטונים ו-26 נויטרונים, בעל מבנה מודל מעטפת או מבנה α-cluster (אשכול אלפא).
המבנה הגרעיני של טיטניום-48 משתנה ממבנה מודל קליפה למבנה α-cluster המבוסס על המרחק ממרכז הגרעין. קרדיט: אוניברסיטת אוסקה מטרופוליטן
אשכולות אלפא ואסימטריה גרעינית
בעוד שמודלים של קונכיות הם סימטריים, מבנים α-cluster נחשבים כבעלי חלקיק אלפא באזור החיצוני של הגרעין, מה שיוצר תצורה א-סימטרית. חלקיק α זהה להליום עם 2 פרוטונים ו-2 נויטרונים. בדעיכת אלפא, חלקיק זה נפלט; לדוגמה, טיטניום-48 הופך לסידן-44 אם מתרחשת ריקבון כזה.
צוות OMU חישב את השפעת ההתנגשות של פרוטונים וחלקיקי α מואצים באנרגיה גבוהה על טיטניום-48. זה התבסס על תיאוריה של תגובות גרעיניות שבהן ההשפעה של פרוטונים על גרעין משקפת את המבנה הסמוך לפני השטח של גרעין המטרה, בעוד שההתנגשות של חלקיקי α על גרעין משקפת את המבנה של האזורים החיצוניים.
מאתגר את תורת הגרעין הקונבנציונלית
התוצאות מצביעות על כך שטיטניום-48 משתנה ממבנה מודל קליפה למבנה α-cluster בהתאם למרחק ממרכז הגרעין.
"תוצאות אלו משפרות את ההבנה המקובלת של מבנה גרעיני וניתן לצפות שיספקו רמזים לתהליך ריקבון α המתרחש בגרעינים כבדים, אשר לא נפתר במשך כמעט 100 שנים", התלהב פרופסור הוריוצ'י, בהתייחס לתיאוריית גאמוב על ריקבון גרעיני. "בעתיד, נרצה להרחיב את התוצאות שהושגו באמצעות מחקר זה כדי להתמודד עם האתגר של פתרון בעיות הקשורות לגרעינים כבדים יותר."
