به گزارش واحد علم و فناوری خبرگزاری صبح اقتصاد در اولین کاوش مستقیم هسته اصلی تعامل هسته ای، محققان می یابند که تئوریهای پیشرو در مورد برهم کنش بین پروتون و نوترون آنها را به خوبی توصیف می کنند، حتی در شرایطی که پروتون ها و نوترون ها به هم نزدیک باشند. فیزیکدانان هسته ای با روشی جدید برای دسترسی به فضای بین پروتون ها و نوترون ها در محیط های متراکم وارد عصر جدیدی شده اند تا بتوانند قوی ترین نیروی جهان را در قلب خود جستجو کنند. این تحقیق که در تسهیلات شتاب دهنده ملی توماس جفرسون در وزارت انرژی انجام شده است، در مجله Nature به چاپ رسیده است و دریچه ای برای مطالعات دقیق تر در مورد قوی ترین قسمت از نیروی هسته ای قوی و ساختار ستارگان نوترون باز می شود.”عصر جدید فیزیک”
اکسل اشمیت ، محقق سابق دکترا MIT و نویسنده اصلی مقاله، توضیح می دهد: نیروی قوی یکی از چهار نیروی اساسی طبیعت است که شامل گرانش، الکترومغناطیس و نیروی هسته ای ضعیف نیز می شود. نیروی قوی وظیفه اتصال پروتون ها و نوترون های هسته اتم را تشکیل می دهد، بنابراین هسته اصلی هر اتمی است که جهان مرئی ما را می سازد.
اشمیت می گوید: “آنچه ما در این مقاله ارائه داده ایم رویکرد جدیدی در یادگیری در مورد آن نیرو با استفاده از پروتون ها و نوترون ها در هسته ها است که به هم نزدیک می شوند و با استفاده از این رخداد طبیعی در هسته ها برای کسب اطلاعات در مورد این نیروها” می گوید.
با نزدیک شدن جفت پروتون و نوترون به یکدیگر، ممکن است در یک همبستگی کوتاه مدت شرکت کنند و یک همکاری مختصر تشکیل دهند. در حالی که در این همبستگی، قبل از این که ذرات قطعه شوند آنها لحظه ای با هم همپوشانی دارند.
محققان در تجزیه و تحلیل خود عکس های فوری از این همبستگی ها را برای مطالعه به عنوان ریز مواد هسته ای متراکم ضبط کردند. آنها سپس مدلهای برتر و پیشرفته ای را برای نیروی هسته ای قوی آزمایش کردند تا ببینند مدلها چگونه داده ها را توضیح می دهند.
آنها دریافتند که موفق ترین مدل ها قدرت هسته ای قوی را در مسافت های کوتاه توصیف می کنند، جایی که پروتون ها با پروتون های دیگر بسیار متفاوت از آنچه که با نوترون ها در تعامل است تعامل دارند. سپس، هرچه فاصله بین ذرات همبسته کوچکتر شود، تعامل نیروی هسته ای به یک تعامل به اصطلاح اسکالر تغییر می کند، جایی که برهم کنش های پروتون-پروتون و پروتون-نوترون بسیار مشابه است.
اشمیت توضیح می دهد: “می فهمیم که این مدل های نیرو که دارای هسته دافع کننده سخت تر (مقیاس پذیر) هستند، کار بهتری در توضیح داده ها دارند.”
این هسته سخت و دافع نیرومند هسته ای هرگز قبلاً به طور آزمایشی در داخل هسته قابل دسترسی نبوده است. محققان می گویند این امر به این دلیل است كه آزمایشكنندگان تلاش كرده اند با استفاده از انرژی های بالاتر و بالاتر از این مقیاس های كوتاه در شتابدهنده های ذره ای به دست آورند، این داده ها با تولید ذرات دیگری كه برهم كنش ها را پیچیده می كنند، به عنوان نتیجه مستقیمی از انرژی های بالاتر مورد نیاز برای دستیابی قرار می گیرند.”عصر جدید فیزیک”
محققان می گویند که متوجه شدند که حتی اگر پروتون ها و نوترون ها در این برهم کنش ها همپوشانی داشته باشند، مدل هایی که از آنها به عنوان ذرات منفرد استفاده می شود، در توصیف رفتار خود موفق بودند. این در طیف وسیعی از هسته های مختلف از کربن تا سرب مورد استفاده در آزمایش، تأیید شد.
جکسون پیبوس ، می گوید: “ما می یابیم که می توانیم داده ها را با استفاده از پروتونها و نوترون ها مدل سازی کنیم، حتی اگر آنها به طور واضح در مقیاس مسافتی کوچکتر از اندازه خود باشند. آنها به وضوح تا حد زیادی با هم همپوشانی دارند، اما به نظر نمی رسد که مدل ها و محاسبات ما را باطل کند.”
علاوه بر این، نتیجه همچنین دارای تأثیراتی در ساختار ستارگان نوترونی است، جایی که انتظار می رود پروتون ها و نوترون ها به اندازه همبستگی های کوتاه مدت مورد مطالعه در آزمایش، با هم همپوشانی داشته باشند.
استادیار فیزیک MIT و سخنگوی همکاری می گوید: “این یک پیروزی عظیم برای فیزیک هسته ای مدرن است، زیرا هیچ کس انتظار نداشت که این مدل با این مقیاس فاصله ای واقعیت داشته باشد.”
آنها می گویند قدم بعدی این است که ببینیم این نتایج در صورت ماندن مجدد آزمایش ها بر روی طیف گسترده ای از هسته ها و با شتاب دهنده در دقت بالاتر و تجهیزات آزمایشگاهی تازه به روز شده در آزمایشگاه جفرسون تکرار شود.
