تبدو بعض الذرات مستقرة بشكل خاص بسبب أعدادها من البروتونات والنيوترونات
شترستوك / كتسديزاين
لقد شكلت مجموعة خاصة من الأرقام العمود الفقري لأبحاث الفيزياء النووية لعقود من الزمن، والآن نعرف أخيرًا كيف تنشأ من المزيج الكمي للجسيمات والقوى النووية.
منذ ما يقرب من 80 عامًا، أوضحت الفيزيائية ماريا جوبرت ماير أنه عندما تحتوي نواة الذرة على أعداد معينة من البروتونات والنيوترونات، مثل 50 أو 82، فإنها تصبح مستقرة بشكل استثنائي. وفي السنوات التي تلت ذلك، جمع الباحثون أدلة على المزيد من هذه “الأرقام السحرية”، والتي توجد في العناصر الأكثر استقرارًا، وبالتالي الأكثر وفرة، في عالمنا.
أوضحت جوبرت ماير ومعاصروها هذه الأرقام من خلال اقتراح أن البروتونات والنيوترونات تشغل مستويات طاقة منفصلة، أو أغلفة. هذا النموذج، الذي لا يزال يستخدم لتفسير العديد من تجارب الفيزياء النووية، يتعامل مع كل جسيم في النواة على أنه مستقل، لكن أفضل نظرياتنا الكمية تؤكد أن الجسيمات داخل النواة تتفاعل بقوة بالفعل.
وقد تمكن جيانج مينج ياو – من جامعة صن يات صن في الصين – وزملاؤه الآن من حل هذا التناقض، وفي هذه العملية، أوضحوا كيفية ظهور الأعداد السحرية من هذه التفاعلات.
يقول ياو إن نموذج الصدفة يعتمد على مدخلات من التجارب ولا يقوم بتشفير تفاصيل التفاعلات بين كل جسيم. بدلًا من ذلك، بدأ هو وفريقه حساباتهم من المبادئ الأولى، مما يعني أنهم وصفوا رياضيًا كيف تتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض، وكيف تلتصق ببعضها البعض، ومقدار الطاقة اللازمة لتفريقها عن بعضها البعض بمزيد من التفصيل.
يقول ياو إن الوصفين يشبهان الصور الملتقطة بدقة منخفضة وعالية، على التوالي. “من قبل، قام الناس بتصميم نموذج مباشر للنظام بدقة منخفضة، أو حاولوا فهم البنية النووية بدقة عالية. استخدمنا أساليب حديثة لبناء الجسر بين هذه الأوصاف.”
بدأ هو وزملاؤه بالوصف عالي الدقة، ثم جعلوه أكثر ضبابية تدريجيًا في كل خطوة من خطوات الحساب، وتتبعوا كيفية تغير البنية التي تشكلها الجسيمات.
وأثناء تحركهم عبر الجسر الرياضي، لاحظ الباحثون تغيرًا في تناظر الحالات الكمومية للجسيم – فرسم رسم بياني بناءً على معادلات هذه الحالات سيؤدي إلى إنتاج أشكال ذات تناظرات مختلفة عند دقة مختلفة. أدى هذا التغيير إلى بنية نووية بحيث حققت النواة أقصى قدر من الاستقرار عندما تجمعت الجسيمات الموجودة بداخلها في أعداد سحرية.
يقول جان بول إيبران، من هيئة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية، إن هذا العمل يقدم مسبارًا نظريًا – مجهرًا رياضيًا من نوع ما – يعكس كيفية عمل التجارب. “تبدو الطبيعة مختلفة اعتمادًا على الدقة التي تراقبها. هذا [study] يرسم خريطة حقيقية لما نقوم به تجريبيًا.
يقول إبران إن التغيير في التناظر الذي حدده الباحثون يرتبط بالتأثيرات التي وصفتها نظرية النسبية الخاصة لألبرت أينشتاين، وبالتالي رسم صورة أكمل لكيفية تزاوج الأعداد السحرية مع جوانب مختلفة من النظرية النووية.
حتى الآن، اختبر الباحثون عملهم النظري على نوع من القصدير ذو سحر مضاعف لأن نواته تحتوي على 50 بروتونًا و82 نيوترونًا، بالإضافة إلى عدة نوى إضافية. من الآن فصاعدا، يريدون توسيع نطاق تحليلهم ليشمل النوى الذرية الأثقل، والتي عادة ما تكون غير مستقرة، ودراسة العمليات التي يتم من خلالها إنشاء النوى الثقيلة في النجوم المنفجرة، أو النجوم النيوترونية المندمجة، كما يقول ياو.
المواضيع:
نجوى بركات صحفية ومحررة يمنية تعمل في المجال الإعلامي منذ أكثر من ثماني سنوات، وتشغل حاليًا منصب محررة في قسم الأخبار في الموقع. تتميز بخبرة واسعة في تحرير الأخبار اليومية، وصياغة التقارير الإخبارية، ومراجعة المحتوى وفق المعايير المهنية المعتمدة في غرف الأخبار الرقمية.
بدأت مسيرتها المهنية في الصحافة المحلية، حيث عملت على تغطية القضايا المجتمعية وشؤون المرأة والتعليم، قبل أن تتخصص في التحرير الإخباري وإدارة المحتوى الرقمي. ساهمت في تطوير السياسات التحريرية وتحسين جودة النشر، مع التركيز على السرعة والدقة في نقل الخبر.
تؤمن نجوى بركات بأهمية الصحافة المسؤولة ودورها في نقل الحقيقة وتعزيز الوعي العام، وتحرص على الالتزام بالمصداقية والحياد في جميع المواد المنشورة.
للتواصل بخصوص الشؤون التحريرية أو الاستفسارات الإعلامية: