Cad é éifeacht EMC Núicléach? Caitheann eolaithe solas ar rúndiamhair a dhéanann dochar don fhisic

Is iomaí rud atá san eolaíocht núicléach: tá sí cumhachtach, d’fhéadfadh sí a bheith contúirteach, agus i ndeireadh na dála ní thuigeann eolaithe í go hiomlán - ar a laghad maidir lena comhchodanna.



Is sean-hata é scoilt na n-adamh chun imoibriú núicléach a bhreosla na laethanta seo, ach cé go dtuigeann eolaithe an chaoi a dtarlaíonn na frithghníomhartha seo is rud i bhfad níos bunúsaí iad: iompar prótón agus neodrón.

Ba chóir go mbeadh sé seo rudaí simplí. Tar éis an tsaoil, múintear dúinn ar scoil gurb iad prótóin agus neodróin lár gach adamh sa chruinne. Ach an rud nár dhúirt do leabhair eolaíochta leat ná gur thug eolaithe faoi deara roinnt tréithe uathúla agus fisiciúla a bhaineann leis na cáithníní fo-adamhacha seo nach féidir a mhíniú leis an teoiric atá ann cheana.



Tugtar éifeacht EMC ar cheann de na rudaí is géire. Bhí eolaithe ar thuras fada chun an rúndiamhair seo a réiteach agus fianaise nua a chuirtear i láthair i mí Dheireadh Fómhair seo chugainn d’fhéadfadh an freagra a thabhairt.



Cad is núicléas ann?

Is cáithníní fo-adamhacha iad prótóin agus neodróin (is é sin, cáithníní níos lú ná méid an adaimh) a chuimsíonn aicme cáithníní ar a dtugtar núicléis. Tá na núicléis seo luchtaithe go dearfach agus go neodrach faoi seach agus tá siad fite fuaite le chéile i gcóimheasa éagsúla - in éineacht le meascán de leictreoin luchtaithe go diúltach i bhfithis timpeall orthu - chun gach adamh a bhreathnóimid sa domhan nádúrtha a chruthú.

Tá prótón comhdhéanta de thrí chairéal a choinníonn fórsaí éagsúla le chéile go docht, lena n-áirítear an fórsa láidir.Shutterstock

Déantar adamh hidrigine, mar shampla, go simplí as prótón amháin agus leictreon amháin agus tá 94 prótón, 94 leictreon, agus suas le 150 neodrón ag adamh plútóiniam.



Éasca go leor, ach amháin go bhfuil na núicléis seo comhdhéanta de cháithníní fo-adamhacha fiú níos lú agus fiú strainséirí ar a dtugtar cairéil. An chéad uair a breathnaíodh go fisiciúil ag CERN i 1968, tá sé bhlastán i gcairéil:

  • Suas
  • Síos
  • Charm
  • Aisteach
  • Barr
  • Bun

Tá prótón, mar shampla, comhdhéanta de dhá chairéal suas agus cuarc amháin síos agus tá cuarc amháin suas agus dhá chairéal síos ag neodróin. Chun gach rud a choinneáil le chéile, bíonn taithí ag na núicléis agus a gcairéil ar rud ar a dtugtar an fórsa láidir núicléach.

In éineacht le fórsaí is féidir linn a bhrath, cosúil le domhantarraingt nó maighnéadas, tá an fórsa láidir ar cheann de na ceithre fhórsa bunúsacha. In ionad gníomhú ar scála an duine, oibríonn an fórsa seo ar an scála fo-adamhach chun cairéil a cheangal lena chéile agus ansin prótóin agus neodróin a cheangal le chéile i núicléas an adaimh.



Go teoiriciúil, ba cheart don fhórsa láidir seo na núicléis agus a gcairéil a choinneáil ó dhífhoirmiú nó athrú laistigh de núicléas an adaimh. Mar sin féin, chun mearbhall eolaithe, tá rud an-difriúil ag tarlú i ndáiríre.

Cad é éifeacht EMC?

Nuair a thug eolaithe faoi deara prótóin agus neodróin lasmuigh de núicléas adamhach, bhí siad in ann méid agus cruth cinnte prótón agus neodrón a thomhas. I 1983, áfach, thug foireann eolaithe ag CERN faoi deara rud ar leith nuair a thomhais siad méid agus cruth na núicléas seo laistigh den núicléas adamhach.

Tá clú ar CERN mar gheall ar a thurgnaimh adamhacha, agus ní hionann fionnachtain éifeacht EMC.Shutterstock

In ionad a gcruth a choinneáil - mar a bheifí ag súil leis mar a sheasann an fórsa láidir as cur isteach - thug an fhoireann taighde faoi deara gur chosúil go raibh na núicléis i bhfad níos mó ná mar ba chóir dóibh a bheith. Mar thoradh air sin, bhain eolaithe le fios go raibh a gcuid cairéil inmheánacha ag bogadh i bhfad níos moille ná mar is gnách.

Beidh rud éigin sa téacsleabhar agus tá an cluiche liathróide thart.

Ainmníodh an feiniméan seo mar éifeacht EMC i ndiaidh an ghrúpa a d'aimsigh é: Comhoibriú Muon na hEorpa.

Nó Cearc , fisiceoir núicléach MIT, a mhínigh chun Eolaíocht Bheo in 2019 tá an dara gné seo buartha go háirithe toisc go bhfuil an fórsa a choinníonn na cairéil le chéile thar a bheith láidir. Tá prótóin agus neodróin ceangailte le chéile ag fórsa de thart ar 8 milliún volta leictreon ach coinníonn fórsa 1000 milliún volta leictreon a gcuid cairéal le chéile.

An smaoineamh go bhféadfadh aon rud a dhéanann difear do núicléas cur isteach ar rud a fhoirceannadh chomh docht is nach gcuireann a gcairéil inmheánacha suas leis na teoiricí atá ann cheana, dúirt Hen Eolaíocht Bheo .

Éiríonn an cheist ansin, cad iad na fórsaí nach bhfuil a fhios againn fúthu?

An réitítear éifeacht EMC?

Maidir le cibé an bhfuil eolaithe tar éis an cód a bhriseadh go hoifigiúil maidir le cad is cúis le héifeacht EMC, braitheann sin ar an duine a iarrann tú. Seasamh muiníneach amháin, a mhol Hen agus a chomhghleacaithe, go bhféadfadh péirí núicléas ardfhuinnimh a bheith ag cruthú laistigh den núicléas. Faoi na dlúthcheantair agus na timpeallachtaí ardfhuinnimh seo, tuairimíonn Hen agus a chomhghleacaithe go bhféadfadh cairéil ó núicléis éagsúla idirghníomhú lena chéile chomh maith le níos mó fuinnimh.

Mar thoradh ar na hidirghníomhaíochtaí quark-quark sin, d’fhéadfadh sé gur cosúil go n-athraíonn na núicléis méid ar feadh tréimhsí gearra ama - voila, éifeacht EMC.

Níl grúpaí eile cinnte, áfach. Tugann teoiric eile atá i réim, ar a dtugtar Teoiric Meán Réimse Núicléach, le tuiscint go bhféadfadh fórsa núicléach láidir na núicléas a bheith mar chúis leis an éifeacht seo.

Torthaí turgnamhacha D'fhógair i mí Dheireadh Fómhair seo chugainn ó Jefferson Lab tá cuardach déanta ar réiteach ar éifeacht EMC céim eile. Den chéad uair, tá an grúpa seo tar éis neodrón lucht féachana a chlibeáil agus a bhreathnú chun tuiscint níos fearr a fháil ar éifeacht EMC ar núicléis. Tugann réamhbhreathnuithe ar na sonraí seo le tuiscint go bhféadfadh luaineachtaí dlúis áitiúla agus móiminteam a bheith ag tiomáint na héifeachta seo.

Cuirimid torthaí i láthair ó thomhas claochlaitheach nua ar úrscéal inbhraite a sholáthraíonn léargas díreach ar bhunús éifeacht EMC, a dúirt Tyler Kutz, taighdeoir iardhochtúireachta ag MIT agus coauthor ar an bpáipéar, in ráiteas .

Téann réiteach éifeacht EMC i bhfad níos faide ná an eolaíocht núicléach tipiciúil agus d’fhéadfadh sé athrú a dhéanamh ar an gcaoi a dtuigimid ábhar.Shutterstock

B’fhéidir nach bhfuil an rás chun an eolaíocht aisteach seo a thuiscint i bhfad uainn, ach níl ansin ach cuid den spraoi Gerald Miller, fisiceoir núicléach in Ollscoil Washington dúirt Eolaíocht Bheo .

‘Faoi dheireadh, beidh rud éigin sa téacsleabhar agus tá an cluiche liathróide thart, a dúirt Miller. De bharr go bhfuil ... smaointe iomaíocha ann tá sé corraitheach agus beoga. Agus anois faoi dheireadh tá na huirlisí turgnamhacha againn chun na saincheisteanna seo a réiteach. '

Le haon ádh, d’fhéadfadh an cheist seo a athrú go hiomlán ár dtuiscint ar ábhar agus ar fhórsaí bunúsacha a athrú.