Οι φυσικοί ανακαλύπτουν μια ατομική ιδιορρυθμία

Πηγή: Πανεπιστήμιο της Φλόριδας, 26 Ιανουαρίου 2006

Ο Sam Tabor καθηγητής της πυρηνικής φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Φλόριδας συμμετέχει σε ένα πείραμα που οδήγησε στη δημιουργία ενός ατόμου αργύρου με εξωτικές ιδιότητες που ποτέ πριν δεν είχαν παρατηρηθεί. Οι παρατηρήσεις της ομάδας αυτής προωθούν την επιστήμη ώστε να καταλάβουμε τις πυρηνικές αντιδράσεις που τροφοδοτούν τα αστέρια και παράγουν όλη την ύλη.

Ο Tabor που είναι και διευθυντής του Υπεραγωγικού Εργαστηρίου Επιταχυντών του πανεπιστημίου, εκτέλεσε πρόσφατα το πείραμα στο εργαστήριο GSI στο Ντάρμσταντ της Γερμανίας, σε συνεργασία με μια διεθνή ομάδα. Στο πείραμα,  δημιουργήθηκε ένα άτομο σε σχήμα τσιγάρου χρησιμοποιώντας ένα επιταχυντή σωματιδίων. Προς έκπληξη των επιστημόνων, αυτό το άτομο έδειξε ένα νέο είδος ραδιενεργής διάσπασης γιατί ελευθερώθηκαν δύο πρωτόνια συγχρόνως.

Με τη ραδιενεργό διάσπαση ελευθερώνεται κανονικά ή ένας πυρήνας ηλίου - που αποτελείται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια (σωμάτια α), ή ένα ηλεκτρόνιο ή ένα φωτόνιο γ. Τα εξωτικά άτομα που κατασκευάστηκαν να περιέχουν λιγότερα νετρόνια απ' ό,τι στη φυσική κατάσταση του ατόμου, αναμένονταν να διασπάται εκπέμποντας πρωτόνια ένα κάθε φορά. Αλλά η παραπάνω διάσπαση με δύο πρωτόνια δεν είχε φανεί ποτέ πριν και γι αυτό αντιπροσωπεύει μια νέα μορφή ραδιενέργειας.

Τα συμπεράσματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο Nature, το καλύτερο επιστημονικό περιοδικό.

"Ο σκοπός αυτής της έρευνας είναι να επεκταθεί η γνώση που έχουμε για την πυρηνική φυσική πέρα από τους γνωστούς πυρήνες που υπάρχουν στη φύση, με την εξερεύνηση πυρήνων είτε με λιγότερα είτε με περισσότερα νετρόνια", λέει ο Tabor. "Αυτό θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε ακόμη και τους σταθερούς πυρήνες. Ένα άλλο κίνητρο είναι το γεγονός ότι τέτοιοι ασταθείς πυρήνες διαδραματίζουν σημαντικούς ρόλους στην αστροφυσική και την παραγωγή των στοιχείων στη γη. Δεν μπορούμε πλήρως να καταλάβουμε τις αστροφυσικές διαδικασίες από τις οποίες παρήχθησαν ακόμη και τα άτομα στο σώμα μας έως ότου καταλάβουμε τη δομή των πυρήνων πλουσίων και φτωχών σε νετρόνια".

Στο εργαστήριο GSI, ο Tabor και οι συνάδελφοί του βομβάρδισαν μια λεπτή ταινία φύλλου αργιλίου νικελίου με μια ακτίνα ατόμων ασβεστίου, αναγκάζοντας μερικά ιόντα νικελίου και ασβεστίου να συγχωνευτούν για να σχηματίσουν άτομα αργύρου με λιγότερα νετρόνια από τα κανονικά. Τα περισσότερα από αυτά τα άτομα αργύρου αποσυντέθηκαν με τον συμβατικό τρόπο, αλλά μερικά ελευθέρωσαν δύο πρωτόνια αμέσως.

Το έλλειμμα των νετρονίων στο άτομο του αργύρου είχε παραμορφώσει τους πυρήνες από το αρχικό σφαιρικό σχήμα σε παχιές μορφές τσιγάρων. Σε μερικές περιπτώσεις τα ζευγάρια των πρωτονίων ελευθερώθηκαν από το ίδιο άκρο του 'τσιγάρου', ενώ σε άλλες περιπτώσεις από τις αντίθετες άκρες, αλλά ήταν πάντα τέλεια συγχρονισμένα, εξηγεί ο Tabor.

Εκτός από τον Tabor, άλλα μέλη της ομάδας ήταν από τη Γερμανία, το Βέλγιο, τη Ρωσία, τη Βουλγαρία, την Πολωνία, την Ιταλία και την Ισπανία.

Οι συνεργάτες του πειράματος τώρα συζητούν τις μελλοντικές κατευθύνσεις της έρευνάς τους. "Τα πειράματα αυτήν την περίοδο που είναι εν εξελίξει ερευνούν τους πυρήνες με περισσότερα νετρόνια, και έχουμε πιθανότητα να μελετήσουμε άμεσα τις αντιδράσεις και τους πυρήνες που ενδιαφέρουν την αστροφυσική", συνεχίζει ο Tabor.