Atomik çekirdek ilk olduğu için 1911'de önerildifizikçiler sadece yuvarlak olduğunu varsaydılar.
Ama atomların çekirdekleri gerçekten yuvarlak mı? Sezgisel olarak bu şekil mantıklı ve fizikçiler nükleer özelliklerin erken ölçümlerini uygun bir şekilde açıkladığına inanıyorlar. Yıllar sonrasına kadar daha karmaşık bir resmin ilk kanıtı ortaya çıkmaya başladı.
İlk olarak, atomun mimarisini keşfedelim. Bir atomun merkezindeki bir proton ve nötron kümesinden oluşan bir çekirdek, bir bütün olarak atomdan 10.000 kat daha küçüktür, "bir katedralde bir sinek gibi" dedi David JenkinsBir atomun kütlesinin ezici çoğunluğunu içermesine rağmen, İngiltere'deki York Üniversitesi'nde bir nükleer fizikçi, çekirdeğin kendisinin atomun ilk bakışta özellikleri üzerinde çok az etkisi vardır. Bir atomun kimyası elektron konfigürasyonu ile belirlenirken, fiziksel özellikler diğer atomlarla nasıl etkileşime girdiğinden kaynaklanır.
1949'da, atom fiziğinde elektron kabukları fikrine paralel olarak, bilim adamları nükleer kabuk modeli: Protonlar ve nötronlar farklı nükleer kabuklarda oturur ve ek enerji girişi bu parçacıkları sabit enerji seviyeleri arasında yukarı ve aşağı atlamak için uyarabilir.
Jenkins, Live Science'a verdiği demeçte, "Ama daha sonra, çekirdeklerdeki davranışların çoğunun kolektif davranış dediğiniz şeyle tanımlandığı açıktı - tutarlı bir nesne olarak hareket ediyor." Sonuç olarak, bir bütün olarak çekirdek iki tür özellik gösterebilir: dönebilir veya titreşebilir.
İlgili: Elektronlar bir atomun çekirdeğinin etrafında dönecek enerjiyi nereden alır?
Spektroskopik yöntemler, çoğu molekülde bu rotasyonu tespit edebilir ve farklı dönme enerji seviyelerinde bir parmak izini ölçebilir. Ancak küresel nesneler hangi yöne döndükleri aynı görünür, bu yüzden simetrik sistemler - gibi atom - Bir spektrum oluşturmayın.
Jenkins, "Çekirdeklerde rotasyon kanıtlarını görebilmenin tek yolu, çekirdeğin deforme olmasıydı." Diyerek şöyle devam etti: "Ve insanlar çekirdeğin dönme bantları olarak bilinen uyarma kalıplarına sahip olduğunu gördü, bu yüzden çekirdeğin deforme olmasına işaret etti."
1950'lerde bu şaşırtıcı keşiften bu yana, hedeflenen deneyler bir dizi nükleer şekil ortaya çıkardı. armut M & MS - ve yuvarlak, kural değil, istisna. Çekirdeklerin yaklaşık% 90'ı, en düşük enerji durumlarında, teknik olarak "prolatte deforme" olarak adlandırılan bir Amerikan futbolu gibi şekillendirilir, şaşırtıcı derecede azı oblate deforme olarak adlandırılan ters ezilmiş küre, M & M benzeri şekli alır.
Jenkins, "Bu prolat şeklinin neden oblate şeklinden daha elverişli göründüğünü bilmiyoruz." Dedi. "Bazı çekirdeklerin de birden fazla şekli vardır, böylece zemin durumunda bir tane sergileyebilirler ve sonra onlara biraz enerji koyarsınız ve başka bir şekle dökülürler."
Daha egzotik armut şeklindeki çekirdek, nükleer grafiğin, özellikle radyumun etrafında belirli alanlarıyla sınırlıdır, küresel çekirdekler genellikle nükleer parçacıkların "sihirli" sayıları (veya tam kabukları) ile atomlarla sınırlıdır. Fakat deformasyona ne sebep olur?
"Bir nesnenin heyecanlı veya sallanmayan veya gerilmemesinin temel şeklinin küresel olması sezgisel hissettiriyor" dedi. Paul Stevensonİngiltere'deki Surrey Üniversitesi'nde bir nükleer fizikçi "ama aslında çekirdekler durumunda, bunlardan herhangi birinin küresel olması şaşırtıcıdır, çünkü kuantum mekaniği yasalarına uyuyorlar."
. Schrödinger denklemi - İçindeki en temel ilkelerden biri kuantum mekaniği - Bir nesnenin dalga fonksiyonunun zaman içinde nasıl değişeceğini matematiksel olarak tahmin eder ve esasen o nesnenin olası hareketini ve konumunu tahmin etmek için bir araç sağlar. Bunu bir atom çekirdeği için çözmek, bu nedenle, birlikte ele alınan olası tüm yerler için nükleer şekli veren bir olasılık bulutu sağlar.
Stevenson, "Schrödinger denkleminin temel çözümleri küresel görünmüyor - bir daireye giren bu şekilleri elde edersiniz, ancak sonra sallamaya başlarlar." "Yani bu kuantum dalga fonksiyonu çözeltileri asimetriye sahip olduğundan, çekirdekteki parçacıkların bir yöne işaret etme olasılığını daha da artırır."
Nadir küresel çekirdekler için, bu dalgalanma sadece iptal ediyor. Ancak bilim adamları henüz - ya da bir tane bile varsa - neden bu deforme olmuş şekillerin bazılarının diğerlerinden çok daha yaygın olduğunu anlamıyorlar.
Jenkins, "Bu bir mirası bozuyor," dedi. Diyerek şöyle devam etti: "İnsanların başlangıçta çekirdekleri nasıl algıladıklarından tam bir geri dönüş ve hala birçok açık soru var."