Atom, o kterém si mysleli, že ho znají. Mýlili se

Přiznám se rovnou — na střední škole jsem málem usínal nad fyzikou. Jo, tu třídílnou, kde se počítalo, co všechno letí z okna a proč. Přesto se občas stane něco, kvůli čemu i ten největší antitalent na vědu musí zpozornět.

Tohle je jeden z těch případů.

Záhada, která vědce trápila desítky let

Vraťme se k atomům. Uvnitř nich je jádro složené z protonů a neutronů, kolem něj pak krouží elektrony. Někdy se jádro dostane do „nabuzeného" stavu — jako by v sobě mělo přebytek energie. Když se uklidní, přebytečnou energii vyzáří ve formě gama záření. Představte si to jako míček, který hodíte do vzduchu a on postupně dopadne.

Tady to začíná být zajímavé. Vědci totiž dlouho pozorovali podivnou věc: některá atomová jádra produkovala výrazně více nízkoenergetického gama záření, než jak předpovídaly jejich modely. A nešlo o všude — jen u konkrétních atomů za konkrétních podmínek. Co bylo horší, nikdo netušil PROČ ani U KTERÝCH atomů se to bude dít.

Eleanor Ronning, výzkumnice, která na problému pracovala, to shrnula jasně: „Tento jev nebyl teorií předpovídán, takže to bylo pro celou komunitu šok."

Prostě řečeno — ani experti neměli páru, co se děje. A upřímně, tohle není zrovna povzbudivé, když se na ty samé vědce spoléháme, že rozumí jaderným reaktorům a procesům uvnitř hvězd. Ale k tomu se ještě dostanu.

Co se vlastně změnilo?

Tým z Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) a Lawrence Livermore National Laboratory právě publikoval své výsledky v časopise Nature a konečně našel odpověď. A tady přichází ten zvrat: všechno se točí kolem skrytého magnetismu uvnitř atomů.

Vědci podrobně zkoumali, jak se radioaktivní atomy mědi rozkládají na zinek. Pomocí pořádně sofistikovaných přístrojů se jim podařilo izolovat dva různé typy jaderných přechodů během tohoto rozpadu.

Tady to začíná být fascinující. První přechod vědci označili jako „elektrický" — protony v jádře se přeskupovaly, měnily své pozice.

Ale ten druhý byl úplně jiný. Šlo o přechod „magnetický", kde se vnitřní magnetické vlastnosti protonů a neutronů převracely. Jako kdyby se uvnitř jádra otáčely malé kompasové jehly naráz.

A tady přichází ten klíčový objev: pouze magnetický přechod produkoval ono záhadné extra gama záření. Ten elektrický? Naprosto normální. Vlastně nudný.

Proč by vás to mělo zajímat?

Teď možná říkáte: „Skvělé pro fyziky, ale co z toho mám já?"

Férová otázka. Tady je důvod, proč na tom záleží:

Za prvé, pomáhá nám to lépe rozumět vesmíru. Ty jaderné reakce, které probíhají uvnitř hvězd, při supernovách nebo při těch epických srážkách neutronových hvězd, které vytvářejí zlato a další těžké prvky? To všechno zahrnuje gama záření. Teď máme lepší nástroj, jak tyto procesy pochopit.

Za druhé, a tohle se týká spíš bezpečnostních odborníků, pochopení těchto jaderných procesů pomáhá ověřovat jaderné dohody a vyšetřovat jaderné události. Kdyby někdo odpálil jadernou zbraň nebo provozoval tajný jaderný program, tyto signatury gama záření by nám mohly napovědět, co se stalo.

Za třetí, je tu jaderná energie. Čím více rozumíme chování atomových jader, tím přesněji můžeme předpovídat a modelovat jaderné reakce — což je docela důležité, když se snažíte vyrábět elektřinu z jedny z nejsilnějších reakcí v přírodě.

Větší obrázek

Co mě na tomhle příběhu fascinuje nejvíc, není jen samotný objev — je to připomínka, že i po desítkách let studia atomu nás ještě čekají překvapení. Myslíme si, že fyziku máme vychytanou, a pak přijde něco takového.

Výzkumný tým rozhodně netvrdí, že vyřešili všechno. Studovali jedno konkrétní jádro a stovky dalších se můžou chovat úplně jinak. Ale podle slov jednoho z researcherů jde o „významný krok vpřed". Základnu, na kterou se dá stavět.

A upřímně? Trochu mi to vrací víru v ty hodiny fyziky, kde jsem klimbal. Věda není o tom mít všechny odpovědi — je to o kladení lepších otázek. A někdy trvá desítky let trpělivé práce přijít na to, proč se vůbec něco záhadného děje.

Takže až vám příště někdo bude tvrdit, že fyzika je nuda, můžete mu vyprávět o tajném magnetismu schovaném uvnitř atomů, který produkuje gama záření, které nikdo nečekal. Možná kvůli tomu nebudete populární na party, ale určitě je to zajímavější téma než vaše snídaně.

Zdroj: ScienceDaily