Πρωτόνια συνδυάζονται με νετρόνια: η ανακάλυψη ρίχνει νέο φως στη δομή των πυρηνικών συστημάτων

Πηγή: ScienceDaily, 3 Ιουνίου 2008

Μια έρευνα έχει διαπιστώσει ότι πρωτόνια έχουν περίπου 20-πλάσια πιθανότητα να συνδυαστούν με τα νετρόνια απ' ό,τι με άλλα πρωτόνια στον πυρήνα του ατόμου. Το αποτέλεσμα αυτό, βασισμένο για πρώτη φορά στην ταυτόχρονη μέτρηση τέτοιου ζεύγους και των συστατικών τους, θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις για την κατανόηση της δομής των πυρηνικών συστημάτων από ελαφρούς πυρήνες στα αστέρια νετρονίων.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια, ή νουκλεόνια, στον πυρήνα του ατόμου μπορούν να κάνουν ένα σύντομο συνδυασμό με ένα άλλο νουκλεόνιο, ένα φαινόμενο γνωστό ως συσχετισμός περιορισμένου εύρους. Τα προηγούμενα πειράματα έχουν δείξει ότι κατά προσέγγιση το ένα πέμπτο του νουκλεονίων κάθε στιγμή βρισκόταν σε έναν συσχετισμό περιορισμένου εύρους.

Ο Douglas Higinbotham του εργαστηρίων Jefferson πραγματοποίησε ένα πείραμα για άμεση και ταυτόχρονη μέτρηση των συστατικών των συσχετισμών περιορισμένου εύρους στον πυρήνα του άνθρακα.

"Αυτά τα συσχετισμένα νουκλεόνια έχουν μια υψηλή σχετικά ορμή. Εάν κτυπήσετε ένα από αυτά, τα συσχετισμένο νουκλεόνια θα φύγουν έξω προς την αντίθετη κατεύθυνση," σημείωσε ο Higinbotham. "Οργανώνουμε κατάλληλα τους ανιχνευτές μας για να το εκμεταλλευθούμε αυτό."

Το πείραμα διαπίστωσε ότι το 18% όλων των πρωτονίων στον πυρήνα συνδυάστηκαν με νετρόνια. Άλλο 1% των πρωτονίων συνδυάστηκε με πρωτόνια, σχεδόν το ίδιο ποσοστό του συνδυασμού νετρονίου/νετρονίου.

"Νομίζω ότι παρουσιάζεται, για πρώτη φορά με έναν πολύ σαφή τρόπο, το γεγονός ότι νουκλεόνια μεγάλης ορμής στους πυρήνες συναντιούνται σε ζευγάρια. Και συναντιούνται κυρίως με ζεύγη πρωτονίων/νετρονίων, " λέει ο Eli Piasetzky, καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ και εκπρόσωπος στο πείραμα.

Ο Higinbotham συμφωνεί. "Το αποτέλεσμα από αυτό το πείραμα είναι σαν να βρίσκεις ότι το χαμένο κομμάτι έπρεπε να τελειώσει έναν γρίφο. Αυτό το πείραμα, που συνδυάζεται με άλλα, μας δίνει μια πολύ συνεπή εικόνα αυτών των περιορισμένου εύρους συσχετισμών στον πυρήνα."

Στο πείραμα, μια ακτίνα ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας κτύπησε ένα λεπτό φύλλο (0,25 χιλιοστά) άνθρακα-12. Οι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν για τα ηλεκτρόνια που αλληλεπίδρασαν με ένα μέλος (νουκλεόνιο) ενός περιορισμένου εύρους συσχετισμού. Τα ηλεκτρόνια που οπισθοχώρησαν καθώς και τα πρωτόνια που κτυπήθηκαν μετρήθηκαν στην πειραματική αίθουσα των εργαστηρίων Jefferson με φασματόμετρα υψηλής ανάλυσης.

Ο συνδυασμός του θεωρητικού υπολογισμού των αποτελεσμάτων των συσχετισμένων πρωτονίων/νετρονίων με την κατανομή της ορμής των νουκλεονίων στα αστέρια νετρονίων, δείχνει ότι η παρουσία περιορισμένου φάσματος συσχετισμού μπορεί να έχει μια δυσανάλογα μεγάλη επίδραση στη δομή των άστρων νετρονίων.