طور علماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة جديدة لدراسة البنية الداخلية للنواة الذرية دون الحاجة إلى مسرعات كبيرة أو مصادمات نووية. وللقيام بذلك، استخدم الفيزيائيون إلكترونات ذرة الراديوم الموجودة في جزيء فلوريد الراديوم (RaF) بمثابة "مسبارات داخلية" يمكنها اختراق النواة والكشف عن معلومات حول بنيتها. تم نشر العمل في مجلة العلوم.
تتطلب مثل هذه التجارب عادةً مسرعات يبلغ طولها كيلومترًا واحدًا، حيث تصطدم الإلكترونات بالنوى عند طاقات هائلة. تسمح الطريقة الجديدة بإجراء دراسات مماثلة حرفيًا "على الطاولة" باستخدام المصائد الجزيئية وقياسات الليزر.
وفي جزيئات فلوريد الراديوم، قام الباحثون بقياس طاقة الإلكترونات التي تدور حول ذرة الراديوم ووجدوا انحرافًا صغيرًا ولكنه مهم عن القيمة المتوقعة. يشير تحول الطاقة هذا، الذي يصل إلى جزء من المليون من طاقة فوتون الليزر، إلى أن الإلكترونات قد اخترقت النواة لفترة وجيزة وتفاعلت مع بروتوناتها ونيوتروناتها.
وأوضح المؤلف المشارك رونالد غارسيا رويز، أستاذ مشارك في الفيزياء: "لقد أثبتنا لأول مرة أننا نستطيع أن ننظر داخل النواة". "يبدو أن المجال الكهربائي للبطارية يمكن قياسه ليس فقط من الخارج، ولكن أيضًا من الداخل. وهذا بالضبط ما فعلناه مع ذرة الراديوم."
لاحظ العلماء أن كل بروتون ونيوترون في النواة يتصرف مثل مغناطيس صغير. وتسمح التقنية الجديدة لأول مرة بقياس توزيع هذه "المغناطيسات" بشكل مباشر، وهو ما يسمى بالتوزيع المغناطيسي النووي، والذي يمكن أن يكشف عن كيفية هيكلة القوى المؤثرة داخل النواة.
ويخطط الباحثون لاستخدام هذه الطريقة لرسم خريطة دقيقة لنواة النويدات المشعة. شكله يختلف عن معظم الذرات. فبدلاً من أن تكون كروية، فإنها تتمتع بعدم تناسق "على شكل كمثرى" في الكتلة والشحنة. ويتكهن العلماء بأن هذا الهيكل يمكن أن يضخم آثار كسر التماثلات الأساسية للطبيعة، وهو مفتاح محتمل لفهم سبب وجود فائض من المادة على المادة المضادة في الكون.
ويخطط الفريق لتحسين التكنولوجيا لتجميد الجزيئات والتحكم في اتجاه قلوبها ذات الشكل الكمثري. وهذا سيسمح بإجراء قياسات أكثر دقة لتوزيع الشحنات والقوى داخل النواة، وربما لأول مرة، اكتشاف انتهاك للتماثلات الأساسية للطبيعة.
وأكد غارسيا رويز أن "الجزيئات التي تحتوي على نواة الراديوم هي نظام فريد للبحث عن ظواهر فيزيائية جديدة". "لدينا الآن الأدوات اللازمة لبدء هذا البحث."
ترجمة:Eiromedia24.com-في:
