סיקור מקיף

מחקר חדש חושף את תהליך היצמדות הנוקלאונים בגרעיני האטומים

לתוצאות הניסוי, בהשתתפות 140 חוקרים מכל העולם בהובלת חוקרים מאוניברסיטת ת"א במאיץ החלקיקים ע"ש ג'פרסון שבארה"ב, השפעות מרחיקות לכת על הבנתם של גרעיני אטומים כבדים * המחקר החדש פורסם בכתב העת Science

: זוגות נוקלאונים בגרעינים אטומיים. חוקרים הראו כי פרוטונים וניטרונים יוצרים זוגות קרובים בגרעינים אטומיים ונעים מהר יותר מנוקלאונים ללא בני זוג. בגרעינים של אטומים כבדים, בהם יש יותר ניטרונים מפרוטונים, אחוז הפרוטונים שנמצאים בזוגות, ולכן נעים מהר, גדול מאחוז הניטרונים

ניסוי חדש שנערך במאיץ החלקיקים ע"ש תומס ג'פרסון שבארצות הברית הראה שפרוטונים וניטרונים נעים מהר יותר כאשר הם נצמדים לזוג מאשר לחוד. הניסוי הינו תוצאה של שיתוף פעולה בין 140 מדענים מרחבי העולם בהובלתם של חוקרי פיזיקה גרעינית מאוניברסיטת תל אביב. תוצאות הניסוי פורסמו בכתב העת היוקרתי Science.

הגרעין האטומי מורכב מפרוטונים וניטרונים, הנקראים יחדיו נוקלאונים. ללימוד יחסי הגומלין שבין הפרוטונים לניטרונים בגרעין השלכות מרחיקות לכת על הבנת תהליכים כגון היווצרות כוכבי ניטרונים והגלקסיות שביקום ייצור של איזוטופים רדיואקטיביים ומערכות דימות של תהודה מגנטית גרעינית.

"פרוטונים וניטרונים שמתחברים יחד לצמדים נעים במהירות גבוהה יותר מפרוטונים וניטרונים שנעים לבד", מסביר אור חן, דוקטורנט בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב ומחברו הראשי של המאמר. "אנחנו הוכחנו שזוהי תופעה אוניברסלית, שמתקיימת בכל גרעיני האטומים, כולל אלו של אטומים כבדים בהם יש יותר ניטרונים מפרוטונים".

כדי לבדוק את השערתם, החוקרים הפציצו גרעינים אטומיים באלומת אלקטרונים עם אנרגיה של 5 מיליארד אלקטרון וולט. גלאים מיוחדים גילו את הפרוטונים והניטרונים שנפלטו מהגרעין המפורק, והראו כי בכל רגע נתון כ-20% מהנוקלאונים בגרעין מתקרבים אחד לשני ויוצרים זוג בעל משיכה הדדית המגבירה את מהירות שניהם.

תוצאה מפתיעה עוד יותר היתה העדפתם של הנוקלאונים: בכל הגרעינים שנמדדו הנוקלאונים העדיפו להתחבר לנוקלאונים שונים מהם (פרוטונים מעדיפים ניטרונים על פני פרוטונים, ולהפך). "באנלוגיה של מסיבת ריקודים, הבנים מעדיפים לרקוד בעיקר עם הבנות", מסביר פרופ' אלי פיסצקי, ראש הקבוצה לפיזיקה גרעינית באוניברסיטת תל אביב ושותף למאמר.

בו השתמשו החוקרים לגילוי ה החלקיקים שנפלטו מהגרעין של האטום. לגלאי מבנה כדורי בקוטר של כ- 6 מטר ומקיף כמעט לחלוטין את הגרעין האטומי שנחקר בניסוי.
בו השתמשו החוקרים לגילוי ה החלקיקים שנפלטו מהגרעין של האטום. לגלאי מבנה כדורי בקוטר של כ- 6 מטר ומקיף כמעט לחלוטין את הגרעין האטומי שנחקר בניסוי.

"הזוגיות הזו של הנוקלאונים השונים שולטת גם בהתנהגותם של גרעינים כבדים כמו עופרת", מציין ד"ר דאג היגינבוטם, חוקר ממעבדת ג'פרסון ושותף למאמר. "זה משנה את ההבנה של כוכבי ניטרונים ומערכות גרעיניות אחרות בגלקסיה שלנו", מוסיף פיסצקי.

העובדה שזוגות בגרעין הן בעיקר זוגות של פרוטון-ניטרון מעידה על כך שיש מספר זהה של פרוטונים וניטרונים שנעים במהירות גבוהה בגרעין. במקרה של גרעינים כבדים, בהם יש יותר ניטרונים מפרוטונים, דווקא לפרוטונים יש הסתברות גבוהה יותר לנוע מהר. אפקט זה גורם לכך שלמיעוט הפרוטוני יכולה להיות מהירות ממוצעת גבוהה יותר מזו של הרוב הנירטוני. התנהגות זו הפוכה למערכות ללא אינטראקציה קצרת טווח בין החלקיקים.

כעת מקווה הצוות הישראלי להשתמש בתוצאות החדשות כדי להבין את יחסי הגומלין גם במערכות שונות כמו קוורקים בתוך הנוקלאון, כוכבי ניטרונים וגזים אטומים קרים. לצורך כך, קבוצת הגרעין באוניברסיטת תל אביב משתפת פעולה עם ד"ר יואב שגיא מהטכניון, המקים בימים אלה מעבדת אטומים קרים שתאפשר, בין היתר, לדמות את האסימטריה הגדולה של כוכבי ניטרונים במערוכת אטומים קרים.

להודעה של מעבדות ג'פרסון

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

  1. מאמר מהצוות הישראלי. http://arxiv.org/pdf/1202.3452v3.pdf
    העבודה חשובה בקנ"מ עולמי, וכמות התגובות כאן דלה.

    נושא אחר: מה הספיקו לומר על המאמר שסותר את דברי הוקינג לגבי
    סרקתי את הרשת לגבי תגובות ללאורה מרסיני היוטון שכתבה 2 מאמרים הסותרים את
    היווצרות חורים שחורים לפי הוקינג. המאמרים הם arXiv:1406.1525 and arXiv:1409.1837. האחד הוא שיערוך בחישוב מקורב והשני ניתוח נומרי של התיאוריה. אסטרו-פיזיקאי אחד שיחרר תמונות של עצמים במרכז הגלקסיה שנראים פסאודו חורים מבחינת היסחפות החומר סביבם. דווקא הצילום המעובד נראה קצת משכנע. אבל המלל שבא אח"כ,הטוען – אסטרו-פיזיקאי הישתמש בידע שלנו על חורים שחורים לסתור את הטענה שהם לא יכולים להיווצר וזה טיעון קלוש.
    בינתיים הרשת לא ייצרה תגובות רציניות למאמרים. אני מניח שהיכן שהוא יושבים פיזיקאים ומנתחים אותם.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן