Yaponiyanın Kyushu Universitetinin tədqiqatçıları atomun nüvəsindəki üç nuklon qüvvəsi kimi tanınan xüsusi bir güc növünün nüvə sabitliyinə necə təsir etdiyini aşkar ediblər. Physics Letters B jurnalında dərc olunan tədqiqat bəzi nüvələrin niyə digərlərindən daha sabit olduğunu başa düşməyə imkan verir və ulduzların içərisində ağır elementlərin əmələ gəlməsi kimi astrofiziki prosesləri izah etməyə kömək edə bilər.

Bütün maddələr kainatın tikinti blokları olan atomlardan ibarətdir. Bir atomun kütləsinin çox hissəsi proton və neytronları (birlikdə nuklon kimi tanınır) ehtiva edən kiçik nüvəsinə yığılmışdır. Nüvəni sabit və aşağı enerji vəziyyətində saxlamaq üçün bu nuklonların necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu başa düşmək bir əsrdən artıqdır ki, nüvə fizikasının mərkəzi sualı olmuşdur.

Ən güclü nüvə qüvvəsi iki nuklonlu qüvvədir ki, iki nuklonu bir-birinə çəkmək üçün uzun məsafədən çəkir və nuklonların çox yaxınlaşmasını dayandırmaq üçün qısa məsafədə dəf edir.

Kyushu Universitetinin İncəsənət və Elm Fakültəsinin köməkçi professoru, birinci müəllif Tokuro Fukui deyir: “Alimlər iki nuklon qüvvəsi və onun nüvə sabitliyinə necə təsir etməsi haqqında yaxşı bir anlayış formalaşdırıblar”. “Digər tərəfdən, üç nuklon qüvvəsi, yəni üç nuklonun eyni vaxtda bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqəsi daha mürəkkəbdir və zəif başa düşülür.”

Fukui nüvə qüvvələrini tutmaq oyununa bənzətməklə təsvir edir. İki nuklon qüvvəsi ilə iki oyunçu və ya nuklon bir-birinə top ataraq qarşılıqlı təsir göstərir. Mezon adlanan atomaltı hissəcik olan topun ağırlığı fərqli ola bilər, ən yüngül mezon, nuklonlar arasında uzun məsafəli cazibədən məsul olan pion kimi tanınır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738157340&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-overlooked-nuclear-stable-reveals.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738157340019&bpp=1&bdt=154&idt=1&shv=r20250127&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157061%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157061%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157061%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1790110631405&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1841&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95350442%2C95347433&oid=2&pvsid=3804244654929206&tmod=494709362&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=7

Üç nuklon qüvvəsi ilə üç oyunçu və ya nuklon var və onların arasında toplar və ya mezonlar keçir. Topların atılması və tutulması ilə eyni vaxtda oyunçular və ya nuklonlar da nüvə daxilində bir orbitdə fırlanır və hərəkət edirlər.

Baxmayaraq ki, tarixən üç nuklon qüvvəsi iki nuklon qüvvəsi ilə müqayisədə çox az əhəmiyyət kəsb edir, son zamanlarda artan sayda tədqiqatlar onun əhəmiyyətini vurğulayır. İndi bu yeni tədqiqat üçnüklonlu qüvvənin nüvə sabitliyini necə gücləndirməsi mexanizmini aydınlaşdırır və nüvə böyüdükcə qüvvənin gücləndiyini nümayiş etdirir.

Fukui və onun həmkarları öz tədqiqatlarında üç nuklon arasında pion mübadiləsini öyrənmək üçün qabaqcıl nüvə nəzəriyyəsi və superkompüter simulyasiyalarından istifadə ediblər. Onlar tapdılar ki, iki pion üç nuklon arasında mübadilə edildikdə, nuklonların hərəkət və fırlanma üsulları məhdudlaşdırılır, yalnız dörd birləşmə mümkündür. Onların hesablamaları göstərdi ki, “1-ci dərəcəli komponent” kimi tanınan bu birləşmələrdən biri nüvə sabitliyinin təşviqində həlledici rol oynayır.

Artan sabitlik, Fukui, spin-orbit parçalanması kimi tanınan bir prosesi gücləndirməklə izah edir. Nuklonlar eyni istiqamətdə fırlandıqda və orbitdə olduqda, bu nuklonların düzülməsi enerjinin azalmasına səbəb olur. Lakin nuklonlar əks istiqamətlərdə fırlananda və orbitdə olduqda, bu nuklonlar daha yüksək enerji vəziyyətində mövcuddur. Bu o deməkdir ki, nuklonlar müxtəlif enerji qabıqlarına “parçalanır”, nüvəni sabit strukturla təmin edir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Bizim superkompüter simulyasiyalarımız göstərdi ki, üç nuklonlu qüvvə bir sıralanmış spin və orbitə malik nuklonların enerji vəziyyətini artırsa da, əks spinli və orbitli nuklonların daha da çox enerji qazanmasına səbəb olur. Bu, nüvələr arasında daha böyük enerji boşluğu ilə nəticələnir. mərmilər nüvələri daha da sabit hala gətirir”, Fukui açıqlayır.

Əsas odur ki, bu təsir daha çox nuklon ehtiva edən daha ağır nüvələrdə özünü daha qabarıq göstərir. Tədqiq olunan ən ağır elementdə – 12 nuklonlu karbon-12-də üç nuklon qüvvəsi enerji boşluğunu 2,5 dəfə genişlətmişdir.

“Bu təsir o qədər böyükdür ki, iki nuklonlu qüvvənin təsiri ilə demək olar ki, bərabər çəkiyə malikdir. Növbəti addımlarımızın bir hissəsi kimi öyrənməyi planlaşdırdığımız karbon-12-dən daha ağır elementlər üçün təsirin daha da güclü olacağını gözləyirik. ” Fukui deyir.

Üç nuklon qüvvəsi ulduzlarda daha yüngül elementlərin birləşməsindən ağır elementlərin necə əmələ gəldiyini başa düşməkdə əsas rol oynaya bilər. Bu qüvvə daha ağır nüvələrdə gücləndikcə, nüvə qabıqları arasında daha böyük enerji boşluqları yaradaraq onların sabitliyini artırır.

Bu sabitlik nüvənin daha ağır elementlərin əmələ gəlməsi üçün vacib olan əlavə neytronları tutmasını çətinləşdirir. Nüvədə artıq qabıqlarını tamamilə dolduran “sehrli sayda” proton və ya neytron olduğu hallarda nüvə fövqəladə sabit olur və bu, birləşmə prosesinə daha da mane ola bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738157373&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-overlooked-nuclear-stable-reveals.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738157340038&bpp=2&bdt=173&idt=2&shv=r20250127&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157373%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157373%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1738157373%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=1790110631405&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4248&biw=1519&bih=730&scr_x=0&scr_y=1372&eid=95350442%2C95347433&oid=2&psts=AOrYGskyKJsMFJUGpP_DEybehOki9S_5Owm_SoEkU6YyRIDglL-XXf6c5ng5FxcK0tWpjbIVS86Q3LavXJ0hOPc%2CAOrYGsk4WhazuUOa7ceLF7bHiMtodHBG2KYhZmuFevt9PACB-dgSUPD-D41QOTccSrB7JlSzNRCFGacDo2kSi93pjW1OzypUthyFk4yXqCu6&pvsid=3804244654929206&tmod=494709362&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=3&fsb=1&dtd=33527

“Müxtəlif nüvə qabıqları arasındakı enerji boşluğunu bilmək ağır elementlərin əmələ gəlməsini proqnozlaşdırmağa çalışan elm adamları üçün mühüm məlumatdır və üç nuklon qüvvəsini dərk etmədən buna nail ola bilməzlər. Sehrli sayda nüvələr üçün çox böyük enerji təmin edən şərtlər lazım ola bilər. ”, Fukui deyir.

Nəhayət, tədqiqatçılar üç nuklonlu qüvvənin nuklon spinlərinə başqa bir təəccüblü təsirini kəşf etdilər. Yalnız iki nuklon qüvvəsi ilə hər iki nuklonun spin vəziyyəti fərdi olaraq ölçülə bilər. Bununla belə, üç nuklonlu qüvvə kvant dolaşıqlığı yaradır , burada üç nuklondan ikisi ölçülənə qədər hər iki vəziyyətdə eyni anda mövcud olan spinlərə malikdir.

“Nuklonların kvant dolaşıqlığı elektronlarda olduğu kimi baş verə bilər, baxmayaraq ki, nuklonların daha böyük kütləsi fərqli problemlər yaradır. Bu fərqlər gələcək tədqiqatlar üçün təsir göstərə bilər, o cümlədən kvant hesablamaları kimi inkişaf etməkdə olan texnologiyalar”, – Fukui yekunlaşdırır.

Daha çox məlumat: Tokuro Fukui və digərləri, Spin-orbitin parçalanmasında xiral üç nuklon qüvvəsinin mexanizminin aşkarlanması, Fizika məktubları B (2024). DOI: 10.1016/j.physletb.2024.138839

Jurnal məlumatı: Fizika məktubları B 

Kyushu Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir