Bilim insanları 'imkânsız' yerde atomik anormallik buldu, periyodik tablo yeniden yazılabilir

Periyodik tablonun düzenli satırları ve sütunları altında, protonlar ile nötronların kuvvetlerin hassas bir dengesi aracılığıyla birbirine bağlı olduğu çok daha kaotik bir gerçeklik yatmaktadır. Fizikçiler uzun yıllar boyunca atom çekirdeklerinin kararlılığını olağanüstü bir güvenle haritalamışlardır. Ancak yeni araştırmalar, bu "kurallardan" bazılarının bir zamanlar öngörülebilir olduğu düşünülen yerlerde beklenmedik şekilde değişebildiğini ortaya koymaktadır. Molibden izotoplarında yapılan bu keşif, atomların iç yapısının gerçekte nasıl işlediğine dair uzun süredir devam eden teorilere önemli bir engel koymaktadır.

Molibden izotoplarında dramatik yapısal değişiklik

Araştırmanın odak noktasını molibden izotopları, özellikle de Mo-84 ve Mo-86 oluşturmaktadır. Bu iki molibden izotopu arasında sadece iki nötron farkı bulunmasına rağmen, bu minimal fark dramatik bir yapısal değişikliğe yol açmaktadır. Bu tür bir bulgu, atomların iç mimarisinin, özellikle protonların ve nötronların eşit miktarda olduğu N=Z çizgisi olarak adlandırılan bölgenin yakınında, tamamen yeniden düşünülmesini gerektirmektedir. Molibden izotoplarının gösterdiği bu davranış, bilim insanlarının nükleer yapı hakkındaki temel anlayışlarını sorgulamaya başlamıştır.

Araştırmacılar, molibden izotoplarının kütle ve bileşim açısından birbirine yakın olmalarına rağmen, iç yapı bakımından önemli ölçüde farklılık gösterdiklerini vurgulamaktadırlar. Bu keşif, geleneksel nükleer modellerin uygulanmayı bıraktığı bölgelerde bile molibden gibi elementlerin beklenmedik davranışlar sergileyebileceğini göstermektedir.

Deneysel yöntem ve kullanılan ileri teknoloji

Molibden izotoplarının bu tuhaf davranışını ortaya çıkaran deneysel süreç oldukça karmaşık ve teknolojik olarak ileri bir yöntem gerektirmiştir. Araştırma ekibi, bir berilyum hedefi ve hızlandırılmış Mo-92 iyonlarının bir akımı kullanarak başlamıştır. Bu atomları birbirine çarptırdıktan ve parçaları izole ettikten sonra, bilim insanları Mo-86'nın başka bir hedefe çarptığında nasıl davrandığını gözlemlemişlerdir. Bazı molibden atomları Mo-84'e uyarıldığında geri yerleşirken gama ışınları yaymışlardır.

Bu emisyonları yakalamak için son teknoloji araçlar kullanılmıştır. GRETINA adlı son teknoloji gama ışını spektrometresi, son derece kısa ömürlü atomik olayları tespit etmek için inşa edilmiş karmaşık bir düzenek olan TRIPLEX sistemiyle birlikte çalışmıştır. Bu aletlerin ortaya çıkardığı sonuçlar tamamen beklenmedikti. Mo-84, tipik olarak egzotik, nötron ağırlıklı izotoplarda görülen parçacık-delik uyarımının işaretlerini göstermiştir. Bu davranış, bazı protonların ve nötronların daha yüksek enerji durumlarına atladığı, geride boş noktalar bıraktığı ve çekirdeğin beklenen simetrisini bozduğu anlamına gelmektedir.

İnversiyon adası: beklenmedik bir keşif

Molibden izotoplarında gözlenen bu tür yapısal bükülme, "inversiyon adasını" tanımlayan şeydir. Ancak bu fenomenin Mo-84 gibi proton açısından zengin ve simetrik bir izotopta bulunması, araştırma ekibinin öngördüğü bir şey değildir. Şimdiye kadar, inversiyon adaları çoğunlukla berilyum-12 veya magnezyum-32 gibi nötron açısından zengin çekirdeklerde görülmüştür. Bu elementler, doğada uzun süre kalmayan, nötron açısından zengin ve dengesiz versiyonlardır. Bunlar, proton ve nötronların "sihirli sayıları" gibi geleneksel nükleer modellerin uygulanmayı bıraktığı bölgelerde yer almaktadır.