Ana SayfaMakaleYeşeren TeknolojiNükleer reaksiyonlar ile patlamış mısırın benzerliği

Nükleer reaksiyonlar ile patlamış mısırın benzerliği

Physical Review C dergisinde yayınlanan yeni bir makale, atom çekirdeğinin doğasına ışık tutuyor. Büyük galaksilerden atomlara kadar evrendeki her şey, parçacıkların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiği ve dünyayı nasıl oluşturduğunu tek tek açıklayan dört temel kuvvet tarafından yönetilir. Bunlar elektromanyetik kuvvet, yerçekimi kuvveti, zayıf ve güçlü nükleer kuvvetleri içerir.

ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı‘nda ve Chapel Hill’deki Kuzey Karolina Üniversitesi‘nde yakın zamanda yapılan bir çalışmanın ardından araştırmacılar, kuvvetlerin en gizemlilerinden biri olan güçlü nükleer kuvveti anlamaya bir adım daha yaklaştı.

UNC-Chapel Hill’de profesör ve makalenin ortak yazarı olan Robert Janssens; “Bugün hastanelerdeki tıbbi prosedürlerin %50’den fazlası nükleer izotopları içeriyor. Bu izotopların çoğu, bizim yaptığımız gibi temel araştırmalar yapılırken keşfedildi.” dedi. 

Bu izotoplar, 1960’ların başlarında Argonne fizikçisi ve Nobel Ödülü sahibi Maria Goeppert Mayer tarafından ortaya atılan temel atomik yapı teorilerine dayanıyor. Yaptığı bu çalışmalarla birlikte çekirdeklerin yapısı için matematiksel bir model geliştirmeye yardımcı oldu. Modeli, bir atomun çekirdeğindeki belirli sayıdaki proton ve nötronların onu neden son derece kararlı hale getirdiğini açıklıyordu. Bu, bilim insanlarını bir süredir şaşırtan bir olguydu.

Araştırma ekibi, daha önce çekirdeğin nükleer reaksiyon yoluyla uyarılmış bir durumda üretildiğinde yapısının nasıl değişebileceğini inceleyerek, güçlü nükleer kuvveti gözlemlemek için benzer deneyler yaptılar. Başka yerlerde yapılan tüm 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 durumlarıyla uyarıldığında yapısının değişmesine izin veren özelliklere sahiptir.

Ekip, deneyleri için Ni-64 çekirdeği örneğini bir kurşun hedefine doğru hızlandırmak için 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 uyardı.

Bu işlem, mikrodalgaya bir torba patlamış mısır koymaya benzer. Çekirdekler ısındıkça farklı şekil ve boyutlarda patlamaya başlarlar. Mikrodalgadan çıkan patlamış mısır girenden farklı ve en önemlisi çekirdeklerin üzerine uygulanan enerji nedeniyle şekil değiştirmiş olacaktır.

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 hareketlendikçe hangi şekli veya şekilleri aldığını belirlemesine olanak sağladı.

Verilerin analizinden, kurşunla etkileşimlerle uyarılan Ni-64 çekirdeklerininde şekil değiştirdiği sonucuna varıldı. Nikelin küresel atom çekirdeği, bilindik kabarık şekillere girmek yerine, üzerine uygulanan enerji miktarına bağlı olarak iki şekilden birine dönüşür; bunlar kapı tokmağı gibi basık veya futbol topu gibi yayıktır. Bu bulgu birçok proton ve nötrondan oluşan Ni-64 gibi ağır çekirdekler için olağandışıdır.

Prof. Janssens, “Bir model gerçekliğin resmini simgeler. Daha önce bilinenleri açıklayabilirse eğer geçerli bir modeldir ve bir miktar tahmin gücü vardır” dedi. “Mevcut güçlü nükleer kuvvet modellerimizi sürekli olarak geliştirmek için çekirdeklerin doğasını ve davranışını inceliyoruz.” açıklamasında bulundu.

Nihayetinde araştırmacılar, Ni-64 ve çevresindeki çekirdeklerdeki bulgularının, nükleer bilim alanında nükleer enerji, astrofizik ve tıp gibi gelecekteki pratik keşiflerin temellerini atabileceğini umuyorlar.

Kaynakça

https://phys.org/news/2022-11-nuclear-popcorn-heavy-nucleus-energies.html

1 Yorum

Yorum Yap

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Son Yazılar

Son Yorumlar