Protony uvnitř některých typů vodíku a helia se chovají divně

V některých typech hélia a vodíku je pravděpodobnost párování protonů více než šestkrát vyšší než u jiných atomů – což může znamenat, že je něco, čemu nerozumíme o silné jaderné síle.

Fyzika


31. srpna 2022

3D vykreslování atomu helia-3 na zakaleném fialovém pozadí;  Shutterstock ID 117909754;  nákupní objednávka: -;  práce: -;  klient: -;  jiný: -

Umělcova představa atomu helia-3

Shutterstock/ogwen

Uvnitř jádra některých atomů se zdá, že protony dělají velmi neočekávané věci. Párují se mnohem častěji než obvykle, když se k sobě extrémně přiblíží, a fyzici úplně nechápou proč. Dostat se na dno tohoto jevu by nám mohlo pomoci lépe porozumět silné jaderné síle, která řídí interakce v extrémně malých měřítcích.

John Arrington v Lawrence Berkeley National Laboratory v Kalifornii a jeho kolegové nasměrovali paprsek velmi energetických elektronů na terč vyrobený z lehčí verze hélia zvaného helium-3 a tritia, radioaktivní verze vodíku, aby získali náhled na dříve neprozkoumané interakce mezi protony. a neutrony v jejich jádrech.

Když se protony a neutrony uvnitř jádra dostanou k sobě tak blízko jako na kvadriliontinu metru, krátce se spárují a pak odletí s velkou hybností. Arrington říká, že měřením rychlosti nebo energie elektronů v paprsku odrážejícím se od párů mohli vědci spočítat počet duo částic, které byly buď proton-proton nebo proton-neutron páry.

Konečný výsledek byl neočekávaný, říká Arrington. Podobné experimenty v minulosti, které používaly atomy, jako je uhlík nebo olovo, zjistily, že pouze asi 3 procenta párování v každém jádře byla mezi dvěma protony, ale pro helium-3 a tritium výzkumníci zjistili, že toto číslo se blíží 20 procentům. .

Arrington říká, že jádra helia-3 a tritia jsou méně napěchovaná částicemi než dříve zkoumaná jádra, což může znamenat, že částice se k sobě přibližují méně často, ale s větší preferencí protonů, aby se spárovaly. Taková nerovnováha by mohla být vlastností toho, jak jaderné síly fungují na velmi malé vzdálenosti, což ještě není plně pochopeno, říká.

Lawrence Weinsteina na Old Dominion University ve Virginii říká, že velký počet protonových párů může naznačovat nějakou novou vrásku v silné jaderné síle, ale než bude nález považován za definitivní, musí být vyvinuty jemnější a podrobnější teoretické modely experimentu.

Mark Strikman na Pennsylvania State University říká, že pokud budoucí studie potvrdí tato zjištění, mohou ovlivnit, jak fyzici uvažují o neutronových hvězdách. Částice jsou v těchto hvězdách nahromaděny tak těsně u sebe, že jsou to nejhustší objekty ve vesmíru. Jak hmotná může být neutronová hvězda, pak částečně závisí na tom, jak neutrony a protony interagují, když jsou tak blízko sebe, říká Strikman.

Odkaz na deník: Příroda, DOI: 10.1038/s41586-022-05007-2

Článek upraven dne 31. srpna 2022

Opravili jsme procento párování protonu a protonu v atomech uhlíku a olova

Více o těchto tématech:

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.