روش نوین محققان MIT برای کاوش درون هسته اتم‌ها و راز عدم تقارن ماده
فیزیکدانان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) روشی مولکولی پیشگمانانه ابداع کرده‌اند که امکان کاوش مستقیم درون هسته‌های اتمی را برای الکترون‌ها فراهم می‌آورد. این تکنیک نوآورانه می‌تواند کلید گشودن یکی از عمیق‌ترین رازهای کیهان باشد: چرا جهان قابل مشاهده ما کاملاً از ماده تشکیل شده و تقارن میان ماده و پادماده در مقیاس کانونی شکسته شده است.
بر اساس گزارشی که در ScienceDaily منتشر شده، روش مرسوم برای بررسی ساختار درونی هسته اتم، استفاده از شتاب‌دهنده‌های غول‌پیکر چند کیلومتری است که پرتوهای الکترونی پرانرژی را به سمت هسته‌ها شلیک کرده و آن‌ها را تفکیک می‌کنند. اما تیم محققان MIT مسیر کاملاً متفاوتی را انتخاب کرده‌اند.
🔗 بیشتر بخوانید: 5 مورد از خدمات تعمیرات ماشین تویوتا🔧+ عیب یابی تخصصی_دانستنی
آن‌ها یک اتم رادیوم را به اتم فلوئور متصل کرده و مولکول رادیوم مونوفلوراید (RaF) را синтеز نموده‌اند. این محیط مولکولی در عمل مانند یک «برخورددهنده میکروسکوپی» عمل می‌کند که نیازی به تجهیزات کلان و پرهزینه ندارد.
راهکاری تازه برای نگاه کردن به درون اتم‌ها
با بهره‌گیری از طیف‌سنجی لیزری با دقت فوق‌العاده، محققان انرژی الکترون‌های اتم رادیوم را در حین حرکت در میان مولکول RaF اندازه‌گیری کردند. آن‌ها یک تغییر جزئی در سطح انرژی این الکترون‌ها را رصد نمودند. این جابجایی انرژی، که تنها یک میلیونم انرژی فوتون لیزر مورد استفاده بود، نشان‌دهنده آن است که الکترون‌ها برای لحظه‌ای کوتاه درون هسته نفوذ کرده و با پروتون‌ها و نوترون‌های موجود در آن برهم‌کنش داشته‌اند.
🔗 بیشتر بخوانید: شیائومی بیشتر از صد هزار پاوربانک را به‌علت مشکلات ایمنی جمع‌آوری می‌کند_دانستنی
محققان توضیح می‌دهند: «ما برهم‌کنش الکترون‌ها با هسته را از بیرون به خوبی می‌شناسیم. وقتی انرژی این الکترون‌ها را با دقت بالا سنجیدیم، نتایج با پیش‌بینی‌های برهم‌کنش بیرونی هم‌خوانی نداشت. این ناهم‌سانی اثبات می‌کند که تفاوت ریشه در برهم‌کنش الکترون‌ها در داخل هسته دارد.»
الکترون‌هایی که از هسته خارج می‌شوند، این نشانه انرژی را حفظ کرده و در واقع یک «پیام هسته‌ای» را با خود حمل می‌کنند که جزئیات از چیدمان درونی هسته را فاش می‌سازد.
این روش می‌تواند ابزاری قدرتمند برای اندازه‌گیری «توزیع مغناطیسی» در بستر هسته فراهم آورد. هر پروتون و نوترون مانند یک آهنربای خرد عمل می‌کند و جهت‌گیری آن‌ها تابع چیدمان این ذرات است. اما اهمیت این کشف در چیست؟
بر پایه مدل استاندارد فیزیک ذرات، کیهان اولیه باید مقادیر تقریبا برابر ماده و پادماده را در خود جای دهد. با این حال، تقریبا هر آنچه امروز در جهان مشاهده می‌کنیم، ماده خالص است. این عدم تقارن یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان‌شناسی مدرن به شمار می‌رود.
نظریه‌پردازان پیش‌بینی کرده‌اند که نشانه‌های این نقض تقارن می‌تواند در هسته اتم‌های خاصی مانند رادیوم قابل رصد باشد. برخلاف اکثر هسته‌ها که شکل کروی دارند، هسته رادیوم هندسه‌ای نامتقارن و گلابی‌شکل دارا است. این هندسه منحرف می‌تواند سیگنال‌های نقض تقارن را به حدی تقویت نماید که در حد اندازه‌گیری قرار گیرند.
کار با رادیوم چالش‌های جدی خود را دارد، زیرا این عنصر رادیواکتیو است، نیمه‌عمر بسیار کوتاهی دارد و مولکول‌های RaF تنها در مقادیر بسیار ناچیز قابل تولید هستند. همین عامل ضرورت به‌کارگیری تکنیک‌های اندازه‌گیری فوق‌حساس را دوچندان می‌کند.
یافته‌های این پژوهش پیشگامانه در ژورنال معتبر Science منتشر شده است.
