پیشرفت چشمگیر در درک خواص مغناطیسی هسته کلسیم-۴۸

فیزیکدانان هسته‌ای در آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) با بهره‌گیری از ابررایانه Frontier، قدرتمندترین ابررایانه جهان، موفق به دستیابی به پیشرفت قابل توجهی در حل یک معضل دیرینه در حوزه فیزیک هسته‌ای شده‌اند. تمرکز اصلی این تحقیق بر رمزگشایی خواص مغناطیسی هسته اتمی کلسیم-۴۸ بوده است.

به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، کلسیم-۴۸ به دلیل ساختار اتمی پایدار و متقارن خود، در میان فیزیکدانان هسته‌ای از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این هسته به عنوان یک هسته “جادویی دوگانه” شناخته می‌شود، زیرا تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آن به گونه‌ای خاص مرتب شده‌اند. با این حال، رفتار مغناطیسی این هسته برای سال‌ها موضوع بحث و جدل بوده است.

آزمایش‌های اولیه نشان‌دهنده قدرت انتقال مغناطیسی کمتری برای هسته کلسیم-۴۸ بودند، در حالی که آزمایش‌های بعدی عدد بسیار بالاتری را گزارش کردند. این اختلاف چشمگیر، دانشمندان را به چالش کشید تا دلیل این تناقض را بیابند. تیم تحقیقاتی ORNL با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیچیده و دقیق بر روی ابررایانه Frontier، موفق به حل این معما شدند. آن‌ها با بهره‌گیری از نظریه میدان موثر کایرال و روش خوشه‌ای کوپل شده، به نتایجی دست یافتند که با نتایج آزمایش‌های اخیر همخوانی داشت.

نتایج این تحقیق نشان داد که قدرت انتقال مغناطیسی هسته کلسیم-۴۸ بیشتر از آنچه در آزمایش‌های اولیه تصور می‌شد، است. این یافته نه تنها به حل یک معضل دیرینه در فیزیک هسته‌ای کمک می‌کند، بلکه بینش‌های جدیدی را در مورد ساختار داخلی هسته‌ها و برهم‌کنش‌های بین ذرات زیراتمی فراهم می‌کند.

این تحقیق دارای اهمیت فراوانی در زمینه‌های مختلف فیزیک است. زیرا به دانشمندان کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از ساختار داخلی هسته‌ها و نیروهای حاکم بر آن پیدا کنند. همچنین نتایج این تحقیق می‌تواند به بهبود مدل‌های نظری در مورد هسته‌ها کمک کند. کلسیم-۴۸ در هسته ستارگان و ابرنواخترها یافت می‌شود. بنابراین، درک خواص این هسته می‌تواند به دانشمندان در مطالعه فرآیندهای هسته‌ای در ستارگان کمک کند. پیشرفت‌های حاصل شده در این تحقیق، گامی مهم در جهت درک بهتر از ساختار هسته‌ها و نیروهای حاکم بر آن است. این دستاورد می‌تواند به پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه‌های مختلف فیزیک، از جمله فیزیک هسته‌ای و اخترفیزیک، منجر شود.