Bilim insanları, yepyeni ve egzotik bir atom çekirdeği gözlemledi: alüminyum-20.
Alüminyum-20 isimli çekirdek, daha önce görülmemiş bir şekilde, kararlılık sınırlarının ötesindeki nükleer davranışa ışık tutan çarpıcı bir üçlü-proton yayılımıyla bozunuyor. Keşif, Almanya Darmstadt’taki GSI Helmholtz Ağır İyon Araştırma Merkezi’ndeki Parçacık Ayırıcı’da yapıldı.
Bu keşifle sadece nükleer tabloya yeni bir izotop eklenmedi, aynı zamanda maddenin derinlerindeki kırık simetri ve beklenmedik kuantum özelliklerine dair ipuçları da elde edildi.
Radyoaktif bozunma, kararsız bir atom çekirdeğinin enerji kaybederek ışıma yapmasıyla gerçekleşen temel bir doğa süreci. Nükleer bozunma modlarını incelemek, atom çekirdeklerinin özelliklerini anlamak için önemli.
Özellikle, proton emisyonu gibi egzotik bozunma modları, kararlılık vadisinin (nükleer tablodaki kararlı çekirdekleri içeren bölge) ötesindeki çekirdeklerin yapısını araştırmak için temel spektroskopik araçlar sunuyor.
Çin Bilimler Akademisi’ne (CAS) bağlı Modern Fizik Enstitüsü’nden (IMP) fizikçi ve araştırmacılar, daha önce bilinmeyen, nadir görülen üçlü-proton yayılımıyla bozunan kararsız izotop alüminyum-20’nin ilk gözlemini ve spektroskopisini rapor etti.
Çalışmanın başyazarı Dr. Xiaodong Xu, alüminyum-20’nin şu ana kadar keşfedilen en hafif alüminyum izotopu olduğunu belirterek, “Proton damlama hattının ötesinde yer alıyor ve kararlı alüminyum izotopundan yedi nötron eksik.” dedi.
İlk üç proton yayıcı örneği
Ekip, özel bir yöntemle (uçuş sırasında bozunma tekniği) alüminyum-20 çekirdeğinin parçalanma ürünlerini inceledi. Bu incelemede, parçacıkların birbirleriyle yaptığı açıları ölçerek yeni bir keşif yaptılar.
Alüminyum-20 çekirdeğinin önce 1 proton fırlatarak magnezyum-19’a dönüştüğünü gözlemlediler. Oluşan bu magnezyum-19 çekirdeği ise hemen ardından 2 protonu aynı anda fırlatarak bozunuyor.
Alüminyum-20, bir proton bozunması sonucu oluşan yavru çekirdeğin de iki proton yayan radyoaktif bir çekirdek olduğu bilinen ilk üç proton yayıcı (three-proton emitter) olarak kayıtlara geçti.
Araştırmacılar ayrıca, alüminyum-20’nin temel durumunun bozunma enerjisinin, izospin simetrisinden çıkarılan tahminlerden önemli ölçüde düşük olduğunu buldular. Bu durum, alüminyum-20 ve ayna çekirdeği neon-20’de olası bir izospin simetrisi kırılmasına işaret ediyor.
Bu bulgu, alüminyum-20’nin temel durumunun spin-paritesinin neon-20’ninkinden farklı olduğunu öngören en son teorik hesaplamalarla destekleniyor.
Teknolojiyle birlikte yeni keşiflere kapı açılıyor
Araştırmacılara göre, bu çalışma, proton yayılımı fenomenini çözme yolunda önemli katkılar sunuyor.
Bugüne kadar bilim insanları 3 bin 300’den fazla nüklit keşfetti ancak bunlardan yalnızca 300’den azı kararlı ve doğal olarak bulunuyor. Geri kalanı radyoaktif bozunmaya uğrayan kararsız nüklitler.
Alfa bozunumu, beta eksi/artı bozunumu, elektron yakalama, gama ışıması ve fisyon gibi yaygın bozunma modları keşfedilmişti. Nüklitler, belirli atom numarası ve enerji durumuna sahip çekirdeklere deniyor.
Nükleer fizik tesislerindeki ve algılama teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde, bilim insanları özellikle nötron açısından fakir çekirdeklerde bir dizi egzotik bozunma modu keşfetmeye başladı.
1970’lerde, bilim insanları tekli-proton radyoaktivitesini keşfetti. 21. yüzyılla birlikte, aşırı nötron eksikliği olan bazı çekirdeklerde iki-proton radyoaktivitesi gözlemlendi. Son yıllarda ise üç, dört ve hatta beş-proton yayılımı gibi daha nadir bozunma olayları tespit edildi.
Kaynak: Physical Review Letters
