فيزيك دانان انگليسي و آمريكايي سيليكون تازه‌اي خلق كردند كه شمار پروتون‌هاي هسته آن "عدد جادويي" تازه‌اي در ميان اعداد اتمي به شمار مي‌آيد.

هسته‌هاي اتمهاي مختلف فقط در صورتي پايدار باقي مي‌مانند كه شمار ريز-ذره‌هايي كه در درون آنها جاي دارند، يعني شمار پروتون‌ها و نوترون‌هاي آنها، برابر اعداد معيني باشد.

اين اعداد كه به عددهاي جادويي شهرت دارند نشان‌دهنده اين نكته است كه در درون هسته هيچ ريز-ذره آزادي موجود نيست كه در ترازهاي انرژي خاص خود به تنهايي سرگرم گردش باشد و همه ريزذره‌ها در ارتباط با يكديگر سطوح انرژي درون هسته را پر كرده‌اند.

فيزيك‌دانان از مدتها پيش به شماري از اين اعداد جادويي دست يافته بودند. اين اعداد عبارتند از ‪۲ ،۸ ،۲۰ ،۲۸ ،۵۰ ،۸۲‬و ‪ . ۱۲۸‬برخي از عناصر موجود در طبيعت يا عناصر مصنوعي اين خاصيت را دارند كه هسته آنها با اين اعداد جادويي مطابق است.

يعني شمار پروتون‌ها يا نوترون‌هاي آنها مساوي با يكي از اين اعداد است. اين گونه عناصر در مقايسه با عناصر ديگر از پايداري بيشتري برخوردارند. در برخي از عناصر هم شمار پروتون‌ها و هم شمار نوترون‌ها مساوي با اعداد جادويي است و اين گونه عناصر از پايداري مضاعف و دوگانه برخوردارند.

با اين حال فيزيك دانان به اين نكته نيز توجه داشته‌اند كه سلسله اعداد جادويي كه تاكنون كشف شده‌اند كامل نيست و اعداد جادويي ديگري نيز موجودند كه مي‌توان آنها را به اين سلسله اضافه كرد.

در اين هفته يك گروه مشترك از فيزيك‌دانان انگليسي و آمريكايي در مقاله‌اي كه در نشريه علمي "نيچر" به چاپ رسيد گزارش دادند موفق به توليد يك سيليكون راديو اكتيو شده‌اند كه هسته آن به طور مضاعف پايدار است و در عين حال شمار پروتون‌هاي آن يك عدد جادويي تازه را ارايه مي‌دهد.

اين پروتون راديواكتيو كه پروتون ‪۴۲ ‬نام دارد ‪ ۲۸ ‬نوترون و ‪ ۱۴ ‬پروتون دارد. به اين ترتيب عدد ‪ ۱۴ ‬عدد جادويي تازه‌اي است كه به سلسله اعداد جادويي اضافه شده است.

به گفته "جف تاستوين" فيزيك دان هسته‌اي از دانشگاه ساري كه يكي از اعضاي تيم مشترك انگليسي- آمريكايي است بين ترازهاي انرژي ‪۸ ‬و ‪ ۲۰ ‬برخي زيرترازها وجود دارند كه به علت نزديكي بيش از حد به يكديگر معمولا به عنوان تراز مستقل به حساب آورده نمي‌شوند و بنابراين انتظار نمي‌رود در ميان آنها به يك عدد جادويي دست يافته شود.

به اين اعتبار سيليكون معمولي كه ‪۱۴ ‬پروتون و ‪ ۱۴ ‬نوترون دارد عنصري داراي اعداد جادويي تلقي نمي‌شود. اما هسته عناصر مي‌توانند شمار بيشتري از ريز-ذرات اتمي را در خود جاي دهند و اين امر موجب مي‌شود در موقعيت نسبي ترازهاي انرژي درون هسته تغيير ايجاد شود.

تاستوين به اتفاق "پل كاتل" از دانشگاه فلوريدا و شمار ديگري از فيزيك دانان به بررسي اين فرضيه پرداختند كه اگر تعداد بيشتري نوترون به سيليكون معمولي اضافه شود، اين امر موجب تغيير در ترازهاي انرژي داخل هسته اين عنصر شده و باعث مي‌شود عدد ‪۱۴ ‬به يك عدد جادويي تبديل شود.

اين محققان به منظور آزمودن فرضيه خود يك پرتو با انرژي بالا از جنس گوگرد ‪۴۴ ‬را به عنصر برليوم تاباندند و به اين ترتيب اتمهاي گوگرد را وادار كردند تا دو پروتون خود را در اثر برخورد از دست بدهد و به سيليكون ‪۴۲ ‬تبديل شود.

اين گروه آنگاه نتايج حاصل از آزمايش را با نتايج محاسباتي مقايسه كردند كه با استفاده از نظريه مكانيك كوانتومي تنظيم شده بود. ميان نتايج آزمايشي و اين الگوي نظري انطباق كامل مشاهده شد.

اهميت تحقيق تازه در اين نكته نهفته است كه با استفاده از آن مي‌توان واكنشهاي هسته‌اي را كه در ستاره‌هاي غول پيكر و ابرنواخترها در هنگام انفجار اتفاق مي‌افتد مورد بررسي قرار داد.

در هنگام انفجار اين اجرام بسيار بزرگ مقادير زيادي نوترون آزاد مي‌شود كه در برخورد با اتم‌ها، عناصري نظير سيليكون ‪۴۲ ‬توليد مي‌كنند كه از عمر كوتاهي برخوردارند.

به اعتقاد فيزيك‌دانان درك نحوه عمل اين هسته‌هاي پر از نوترون مي‌تواند به شناخت بهتري از چگونگي تطور و شكل‌گيري كيهان منجر شود.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40