Kjernefysiske "knuter" kan avdekke mysteriene til atomer: Strukturer referert til som skyrmioner vil muligens overvinne hindringer i atomfysikkberegninger

Knotelignende strukturer referert til som skyrmioner vil muligens gjøre det lettere for forskere å løse atomkjerners indre virkemåte, foreslår en erstatningsstudie. En skyrmion kan være en liten forstyrrelse i et ekstremt stoff, et virvlende mønster som, en slags knute, er vanskelig å angre. innenfor sekstitallet, fysiker Tony Skyrme ber om at disse strukturene - siden han ble navngitt en gang - kan representere protoner og nøytroner inne i en kjerne i teoretiske beregninger. men til tross for et innledende løfte, konseptet treffer haker. særlig, skyrmion-beregninger skapte misdannede kjerner.

ALLE KNYTTET OPP Knotlignende strukturer kalt skyrmioner kan hjelpe forskere med å studere kjernen til et atom, som helium Photo: SPL/VITENSKAP

Men for tiden har forskere forbedret sine beregninger av hvordan protoner og nøytroner burde gruppere seg i skyrmion-bildet. Disse resultatene i samsvar med forventningene støttet eksperimentell kunnskap, teamet rapporterer i en svært omfattende studie i pressen på Physical Review Letters.

Her er imidlertid konseptet som fungerer: innenfor en kjerne, partikler referert til som pioner svirrer hele tiden rundt, tjener til å bære kjernen med seg. selv som assosiert grad lepton har et elektrisk felt som kan forskyve forskjellige partikler, disse pionene er også relatert til felt. I Skyrmes originale bilde, protoner og nøytroner kan beskrives som vridninger i pionfeltet - eller skyrmioner - som ligner på en knute knyttet i et stykke hyssing.

prosent sjanse for å bli hacket i løpet av de neste to årene, protoner og nøytroner består hver av mindre subatomære partikler kalt kvarker og gluoner, og den grunnleggende teorien som beskriver hvordan disse partiklene samhandler, kalt kvantekromodynamikk, er umulig kompleks. Skyrmions kunne forenkle beregninger - hvis bare teknikken ga de riktige svarene.

Nå, fysikere fra Durham University i England har løst noen av skyrmions problemer, i studier av atomkjerner så store som karbon-12.

Skyrmion-beregninger neglisjerer vanligvis tyngre partikler kalt rho mesoner som også er viktige for å holde kjernene intakte. Å inkludere disse partiklene i beregningene endrer hvordan skyrmion-"knuten" i feltet blir bundet, og formene til de resulterende kjernene, sier matematisk fysiker og studiemedforfatter Paul Sutcliffe. Det er som om knutene var bundet i «et kjedelig stykke hyssing før, og nå er det … en farget streng med noen gnister på.» Som et resultat, «nå får du de riktige formene," han sier.

Ideen om skyrmioner slo til på andre felt også. En relatert skyrmion dukker opp i magnetiseringsspiraler i visse faste materialer (SN: 2/17/18, s. 18), men magnetiske skyrmioner er mye større og kan manipuleres etter eget ønske.

Forskere har lenge slitt med å bruke skyrmioner til å studere atomkjerner, sier teoretisk fysiker Nicholas Manton fra University of Cambridge som ikke var involvert i studien. Men det nye resultatet "når nærmere å være fysisk rimelig."

Etter hvert, slike beregninger kan hjelpe forskere med å studere overraskende egenskaper til visse kjerner. Et eksempel er karbon-14, en radioaktiv versjon av karbon som kan brukes til å datere eldgamle gjenstander. Den forfaller med en overraskende lang halveringstid på ca 5,700 år. Skyrmions kan hjelpe forskere bedre å forstå det merkelige forfallet, sier Manton

Kilde: www.sciencenews.org