magnetismul ascuns din interiorul atomilor care a uluit oamenii de știință

Recunosc — aproape că adormeam la fizică în liceu. Dar din când în când, oamenii de știință descoperă ceva atât de fascinant încât chiar și cel mai sceptic dintre noi trebuie să rămână treaz.

Asta e unul dintre acele momente.

misterul care a dat bătăi de cap fizicienilor

Atomii sunt formați din protoni și neutroni strânși într-un nucleu minuscul, înconjurați de electroni. Uneori, aceste nuclee devin „excitate" — ca și cum ar fi pline de energie în plus — și când se liniștesc, eliberează acea energie sub formă de raze gama. Gândește-te la o minge de flipper care coboară după ce ai aruncat-o în aer.

Timp de ani, oamenii de știință au observat ceva ciudat. Unele nuclee atomice eliberau mult mai multe raze gama de joasă energie decât predicau modelele lor. Nu se întâmpla peste tot — doar în anumite atomi, în anumite condiții. Și ce e mai interesting: nimeni nu putea să-și dea seama de ce sau care atomi făceau asta.

Eleanor Ronning, o cercetătoare care a lucrat la această problemă, a spus simplu: „Această amplificare a razelor gama de joasă energie nu fusese prezisă de teorie, așa că a fost un șoc pentru comunitate."

Cu alte cuvinte: chiar și experții au fost complet luați prin surprindere. Ce nu prea dă încredere când ne bazăm pe aceiași oameni de știință să înțeleagă reactoarele nucleare și ce se întâmplă în stele. Dar despre asta mai târziu.

ce s-a schimbat?

O echipă de cercetători de la Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) și Lawrence Livermore National Laboratory tocmai a publicat rezultatele în Nature, și în sfârșit au găsit răspunsul. Și ia ghicește — totul ține de magnetismul ascuns din interiorul atomilor.

Cercetătorii au analizat îndeaproape cum atomii de cupru radioactiv se transformă în zinc. Folosind instrumente destul de sofisticate, au reușit să izoleze două tipuri diferite de tranziții nucleare care au loc în timpul acestei transformări.

Aici devine interesant. Prima tranziție era ceea ce oamenii de știință numesc o tranziție „electrică" — practic, protonii din nucleu își schimbau pozițiile.

Dar a doua a fost diferită. Aceasta a fost o tranziție „magnetică", unde protonii și neutronii din nucleu își inversau proprietățile magnetice interne. Ca niște acuri de busolă micuți care se învârtesc cu toții deodată.

Și iată descoperirea crucială: doar tranziția magnetică producea acea emisie misterioasă de raze gama în plus. Tranziția electrică? Complet normală. Și chiar plictisitoare, dacă vrei să fii sincer.

de ce ar trebui să te intereseze?

Acum, știu ce gândești. „Excelent pentru fizicieni, dar ce înseamnă asta pentru mine?"

Întrebare legitimă. Iată de ce contează:

În primul rând, ne ajută să înțelegem universul mai bine. Acele reacții nucleare care au loc în stele, supernove și acele coliziuni spectaculoase de stele de neutroni care creează aurul și alte elemente grele? Toate implică raze gama. Acum avem o înțelegere mai bună a modului în care funcționează aceste procese.

În al doilea rând, și asta e mai aproape de casă pentru cei care se ocupă de securitate națională, înțelegerea acestor procese nucleare ajută oamenii de știință să verifice tratatele privind armele nucleare și să investigheze evenimente nucleare. Dacă cineva detonează o armă nucleară sau are un program nuclear secret, aceste semnături de raze gama ne-ar putea ajuta să înțelegem ce s-a întâmplat.

În al treilea rând, e vorba de energia nucleară. Cu cât înțelegem mai bine cum se comportă nucleele atomice, cu atât putem prezice și modela mai bine reacțiile nucleare — ceea ce, când încerci să produci electricitate din unele dintre cele mai puternice reacții din natură, e destul de important.

imaginea de ansamblu

Ceea ce mă fascinează cel mai mult la această poveste nu e doar descoperirea în sine — e reminderul că și după decenii de studiu al atomului, mai sunt surprize care ne așteaptă. Credem că am deslușit fizica, și apoi apare ceva de genul ăsta.

Echipa de cercetare nu susține că a rezolvat totul. Au studiat un singur nucleu specific, și sunt sute de altele care s-ar putea comporta diferit. Dar asta e „un pas important înainte", după cum a spus un cercetător. O fundație pe care să construiești.

Și sincer? Îmi dă un pic mai multă încredere în acele ore de fizică în care adormeam. Știința nu înseamnă să ai toate răspunsurile — înseamnă să pui întrebări mai bune. Și uneori, durează decenii de muncă răbdătoare ca să-ți dai seama de ce se întâmplă ceva misterios în primul rând.

Așa că data viitoare când cineva îți spune că fizica e plictisitoare, poți să-i povestești despre magnetismul secret care se ascunde în interiorul atomilor, producând raze gama pe care nimeni nu le-a anticipat. Poate că nu te va face popular la petreceri, dar măcar e mai interesant decât ce ai mâncat la micul dejun.

Sursa: ScienceDaily