"Nós" nucleares podem desvendar os mistérios dos átomos: Estruturas chamadas de skyrmions possivelmente superariam obstáculos nos cálculos de física atômica

Estruturas semelhantes a nós chamadas de skyrmions possivelmente facilitariam os cientistas desvendar o funcionamento interno dos núcleos atômicos, um estudo de substituição sugere. Um skyrmion pode ser um pequeno distúrbio em uma substância extremamente, um padrão giratório que, uma espécie de nó, is tough to undo. within the Sixties, physicist Tony Skyrme prompt that these structures — since named once him — may represent protons and neutrons inside a nucleus in theoretical calculations. however despite some initial promise, the concept hit snags. particularmente, skyrmion calculations created malformed nuclei.

ALL KNOTTED UP Knotlike structures called skyrmions could help scientists study the nucleus of an atom, such as helium Photo: SPL/SCIENCE

But currently researchers have improved their calculations of however protons and neutrons ought to cluster along within the skyrmion image. Those results in agreement with expectations supported experimental knowledge, the team reports in an exceedingly study in press at Physical Review Letters.

Here’s however the concept works: within a nucleus, particles referred to as pions ar perpetually zinging around, serving to to carry the nucleus along. even as associate degree lepton has an electrical field that may jostle different particles, those pions ar related to fields too. In Skyrme’s original image, protons and neutrons can be described as twists in the pion field — or skyrmions — akin to a knot tied in a piece of string.

Na realidade, protões e neutrões são, cada um constituído por partículas subatómicas menores chamadas quarks e glúons, e a teoria fundamental que descreve como essas partículas interagem, chamadas cromodinâmica quântica, é incrivelmente complexa. Skyrmions poderia simplificar cálculos - se somente a técnica produziu as respostas corretas.

Agora, Físicos da Universidade de Durham, na Inglaterra ter resolvido alguns dos problemas skyrmions, em estudos de núcleos atómicos tão grandes como carbono-12.

Skyrmion calculations typically neglect heavier particles called rho mesons that are also important for keeping nuclei intact. Including those particles in the calculations changes how the skyrmion “knot” in the field gets tied, and the shapes of the resulting nuclei, says mathematical physicist and study coauthor Paul Sutcliffe. It’s as if the knots were tied in “a boring piece of string before, and now it’s … a colored string with some sparkles on it.” As a result, “you now get the right shapes," ele diz.

A idéia de skyrmions pegou em outros campos. Um skyrmion relacionada mostra-se em espirais de magnetização em certos materiais sólidos (SN: 2/17/18, p. 18), mas skyrmions magnéticos são muito maiores e pode ser manipulado à vontade.

Os investigadores têm lutado muito para usar skyrmions para estudar núcleos atômicos, diz o físico teórico Nicholas Manton, da Universidade de Cambridge que não estava envolvido com o estudo. Mas o novo resultado “se aproxima de estar fisicamente razoável.”

afinal, such calculations might help scientists study surprising properties of certain nuclei. An example is carbon-14, a radioactive version of carbon that can be used to date ancient artifacts. It decays with a surprisingly long half-life of about 5,700 anos. Skyrmions could help scientists better understand that strange decay, Manton says

Fonte: www.sciencenews.org