Nüvə fizikasında onilliklər boyu davam edən bir tapmaca qəribə bir sual üzərində cəmləşib: niyə bəzi atom nüvələri elm adamlarının gözlədiyindən daha çox aşağı enerjili qamma şüaları buraxır?

Nadir İzotop Şüaları Fondunun (FRIB) rəhbərliyi ilə Lorens Livermor Milli Laboratoriyasının (LLNL) tədqiqatçıları arasında aparılan yeni bir araşdırma cavabı verə bilər. Nature jurnalında dərc olunan tapıntılar atom nüvələrinin quruluşuna yeni bir baxış təqdim edir və astrofizika, nüvə enerjisi, milli təhlükəsizlik və nüvə kriminalistikası üçün mühüm nəticələrə səbəb ola bilər.

Qamma şüaları, görünən işıq və radio dalğaları kimi, elektromaqnit şüalanmasının bir formasıdır. Onlar həyəcanlanmış atom nüvələri radioaktiv parçalanma zamanı enerjisini itirib daha aşağı, daha sabit vəziyyətə keçdikdə sərbəst buraxılır.

Uzunmüddətli Qamma Şüaları Sirri

Onilliklərdir ki, alimlər bəzi nüvələrin gözlənilmədən çox sayda aşağı enerjili qamma şüası yaydığını müşahidə ediblər. “Aşağı enerjili gücləndirmə” kimi tanınan bu effekti izah etmək çətin olub. Bu, hər nüvədə özünü göstərmir və tədqiqatçılar onun harada baş verəcəyini etibarlı şəkildə proqnozlaşdıra bilməyiblər.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi və keçmiş FRIB aspirantı Eleanor Ronning bildirib ki, “Bu aşağı enerjili artım nəzəriyyə ilə proqnozlaşdırılmayıb, ona görə də ilk dəfə müşahidə edildikdə cəmiyyət üçün bir növ şok oldu. [Aşağı enerjili artımın] harada baş verdiyini proqnozlaşdırmaq çətindir – hansı nüvələrin bunu nümayiş etdirəcəyini bilmirik.”

Yeni nəticələr, nüvə daxilindəki maqnit keçidlərinin təsirdən məsul olduğuna dair güclü dəlillər təqdim edir.

Tədqiqatın həmtəsisçisi, LLNL-də keçmiş postdoktorantura tədqiqatçısı və hazırda Ohayo Universitetində dosent Andrea Riçard bildirib ki, “Bu, irəliyə doğru atılmış mühüm bir addımdır. Artıq eksperimental müşahidələri nəzəriyyə ilə əlaqələndirən ardıcıl bir izahatımız var.”

Elektrik və Maqnit Nüvə Çürüməsinin Ayrılması

Sirri araşdırmaq üçün tədqiqatçılar radioaktiv mis izotopunun sinkə parçalanması zamanı əmələ gələn qamma şüalarını ölçdülər. FRIB-in ixtisaslaşmış alətləri və imkanları komandaya iki fərqli parçalanma vəziyyətini ayırmağa və onları ayrı-ayrılıqda araşdırmağa imkan verdi.

Bir vəziyyətdə parçalanma elektrik keçidini əhatə edirdi. Mis çevrildikcə nüvənin içindəki protonlar mövqelərini dəyişdi.

İkinci vəziyyət maqnit keçidini əhatə edirdi. Bu halda, nüvədəki neytronlar və protonlar əsasən daxili maqnitlərini çevirdilər.

Yalnız maqnit keçidi qamma şüalarında aşağı enerjili artım yaratdı. Bu nəticə fenomenin təbiətcə maqnit olduğunu göstərdi.

Ronning və Richard təcrübəni birgə təklif etdilər. Richardın postdoktorantura tədqiqatçısı kimi işi ilə yanaşı, digər LLNL alimləri də öz təcrübələrini təqdim etdilər və həftəlik, 24/7 sınaq müddətində təcrübəni davamlı olaraq izləməyə kömək etdilər.

Nüvə Elmi və Təhlükəsizliyi üçün Təsirlər

Tədqiqat yalnız bir nüvəyə yönəlsə də, tədqiqatçılar tapıntıların daha geniş element və reaksiyalar diapazonunda nüvə modellərini təkmilləşdirə biləcəyini söyləyirlər.

Müəllif və LLNL alimi Darren Bleuel bildirib ki, “Bu kəşflərə əsaslanan təkmilləşdirilmiş nəzəriyyədən istifadə edərək ehtiyatlarımızın performansı və keçmiş sınaq proqramının nəticələrinin təfsiri haqqında biliklərimizi təkmilləşdirə bilərik. Bundan əlavə, nüvə kriminalistikasını – nüvə hadisəsinin baş verib-vermədiyini müəyyən etmək və ən çox ehtimal olunan mənbəyi müəyyən etmək qabiliyyətimizi təkmilləşdirə bilərik.”

Bu tapıntılar, həmçinin alimlərə ulduzlarda, supernovalar və neytron ulduzlarının birləşmələrində, o cümlədən ağır elementlərin yaranmasından məsul olan reaksiyalarda nüvə reaksiyalarını daha yaxşı modelləşdirməyə kömək edə bilər və eyni zamanda nüvə enerjisi ilə əlaqəli proseslərin anlaşılmasını yaxşılaşdıra bilər.