Nukleare „Knoten“ können die Geheimnisse der Atome lüften: Als Skyrmionen bezeichnete Strukturen könnten möglicherweise Hürden in atomphysikalischen Berechnungen überwinden

Knotenartige Strukturen, die als Skyrmionen bezeichnet werden, könnten es Wissenschaftlern möglicherweise erleichtern, das Innenleben von Atomkernen zu entwirren, eine Ersatzstudie schlägt vor. Ein Skyrmion könnte eine kleine Störung in einer außerordentlichen Substanz sein, ein wirbelndes Muster, das, eine Art Knoten, ist schwer rückgängig zu machen. in den sechziger Jahren, Der Physiker Tony Skyrme geht davon aus, dass diese Strukturen – die nach ihm benannt wurden – in theoretischen Berechnungen Protonen und Neutronen innerhalb eines Kerns darstellen könnten. jedoch trotz einiger anfänglicher Versprechen, Das Konzept scheiterte. insbesondere, Skyrmion-Berechnungen führten zu missgebildeten Kernen.

Alles verknotet Knotenartige Strukturen, sogenannte Skyrmionen, könnten Wissenschaftlern dabei helfen, den Kern eines Atoms zu untersuchen, wie Helium Foto: SPL/WISSENSCHAFT

Doch derzeit haben Forscher ihre Berechnungen darüber, wie sich Protonen und Neutronen im Skyrmion-Bild ansammeln sollten, verbessert. Diese Ergebnisse stimmten mit den Erwartungen überein und stützten experimentelle Erkenntnisse, Das berichtet das Team in einer äußerst aktuellen Studie bei Physical Review Letters.

Hier funktioniert das Konzept jedoch: innerhalb eines Kerns, Teilchen, sogenannte Pionen, schwirren ständig umher, dient dazu, den Kern mitzunehmen. Selbst als Associate Degree hat Lepton ein elektrisches Feld, das verschiedene Teilchen anstoßen kann, Diese Pionen hängen auch mit Feldern zusammen. Im Originalbild von Skyrme, Protonen und Neutronen können als Windungen im Pionenfeld – oder Skyrmionen – beschrieben werden, ähnlich einem Knoten, der in ein Stück Schnur gebunden ist.

In Wirklichkeit, Protonen und Neutronen bestehen jeweils aus kleineren subatomaren Teilchen, den sogenannten Quarks und Gluonen, und die grundlegende Theorie, die beschreibt, wie diese Teilchen in Wechselwirkung treten, genannt Quantenchromodynamik, ist unmöglich komplexe. Skyrmionen könnten Berechnungen vereinfachen - wenn nur die Technik, um die richtigen Antworten erzeugt.

Jetzt, Physiker von der Universität Durham in England haben einige Skyrmionen Leiden gelöst, Studien in den Atomkerne so groß wie Kohlenstoff-12.

Skyrmion Berechnungen typischerweise Vernachlässigung schwereren Teilchen rho -Mesonen genannt, die ebenfalls wichtig sind für intakte Kerne halten. Die Einbeziehung dieser Partikel in die Berechnungen verändert die Art und Weise, wie der Skyrmion-„Knoten“ im Feld gebunden wird, und die Formen der resultierenden Kerne, sagt der mathematische Physiker und Studienkoautor Paul Sutcliffe. Es ist, als ob die Knoten vorher in „ein langweiliges Stück Schnur“ geknüpft worden wären, und jetzt ist es soweit … eine farbige Schnur mit ein paar Glitzern darauf.“ Infolge, „Sie erhalten jetzt die richtigen Formen," er sagt.

Die Idee der Skyrmionen fand auch in anderen Bereichen Anklang. Ein verwandtes Skyrmion zeigt sich in Magnetisierungsspiralen in bestimmten festen Materialien (SN: 2/17/18, p. 18), aber magnetische Skyrmionen sind viel größer und können nach Belieben manipuliert werden.

Forscher haben lange damit zu kämpfen, Skyrmionen zur Untersuchung von Atomkernen einzusetzen, sagt der theoretische Physiker Nicholas Manton von der Universität Cambridge, der nicht an der Studie beteiligt war. Aber das neue Ergebnis „kommt der physikalischen Vertretbarkeit näher.“

Schließlich, Solche Berechnungen könnten Wissenschaftlern dabei helfen, überraschende Eigenschaften bestimmter Kerne zu untersuchen. Ein Beispiel ist Kohlenstoff-14, eine radioaktive Version von Kohlenstoff, die zur Datierung antiker Artefakte verwendet werden kann. Es zerfällt mit einer überraschend langen Halbwertszeit von ca 5,700 Jahre. Skyrmionen könnten Wissenschaftlern helfen, diesen seltsamen Zerfall besser zu verstehen, Manton sagt

Quelle: www.sciencenews.org