Παρότι η πυρηνική σχάση έχει τροφοδοτήσει τον κόσμο μας και έχει αναβαθμίσει την ιατρική για δεκαετίες, εξακολουθεί να κρύβει μυστικά, που οι επιστήμονες αρχίζουν να αποκαλύπτουν τώρα. Ένας από τους μεγαλύτερους γρίφους είναι τι ακριβώς συμβαίνει στο κρίσιμο σημείο όπου ο πυρήνας ενός ατόμου διασπάται.
Ο καθηγητής Aurel Bulgac από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον ηγείται της προσπάθειας να αποκαλύψει τι συμβαίνει κατά τη στιγμή της «διάρρηξης του λαιμού» της σχάσης. Η ομάδα του χρησιμοποίησε προηγμένες προσομοιώσεις, για να αναδείξει την περίπλοκη αλληλεπίδραση των σωματιδίων κατά τη διάρκεια αυτής της κρίσιμης φάσης.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, η ομάδα του Bulgac συνεργάστηκε με ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος (LANL) και αξιοποίησε την ισχύ του υπερυπολογιστή Summit στο Oak Ridge National Laboratory, επιτρέποντας τους να προσομοιώσουν τη διαδικασία της σχάσης με κβαντική ακρίβεια.
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες δημιούργησαν μια πλήρως μικροσκοπική, σε κβαντικό επίπεδο, προσομοίωση της διάρρηξης του πυρήνα.
«Πρόκειται πιθανότατα για την πιο ακριβή θεωρητική περιγραφή της διάρρηξης του λαιμού, χωρίς απλουστευτικές υποθέσεις», εξηγεί ο Bulgac.
Η δυναμική της Σχάσης
Για περισσότερα από 80 χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μοντέλα για να εξηγήσουν τη σχάση. Η κλασική θεωρία της «υγρής σταγόνας» παρομοιάζει τον πυρήνα με μια σφαίρα υγρού που διασπάται υπό πίεση. Ωστόσο, οι προσομοιώσεις του Bulgac αποκάλυψαν κάτι νέο.
Η ομάδα βρήκε ότι το σημείο «διάρρηξης του λαιμού» δεν είναι τυχαίο και καθορίζεται πριν ο πυρήνας διασπαστεί πλήρως. Επιπλέον, τα πρωτόνια του πυρήνα σπάνε πρώτα, ενώ τα νετρόνια διατηρούν τον πυρήνα έως την τελική στιγμή.
Η πιο απροσδόκητη ανακάλυψη ήταν η επιβεβαίωση των «νετρονίων διάρρηξης» – νετρόνια που εκτοξεύονται ακριβώς κατά τη διάσπαση του πυρήνα. Παλαιότερα μοντέλα είχαν αμφισβητήσει την ύπαρξή τους, αλλά η προσομοίωση απέδειξε την ύπαρξή τους.
Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι τα νετρόνια διάρρηξης εμφανίζονται με δύο τρόπους: κάποια εκτοξεύονται κάθετα προς την κατεύθυνση των θραυσμάτων της σχάσης, ενώ άλλα εμφανίζονται από τις «μύτες» των θραυσμάτων λόγω των κυμάτων ύλης κατά την διάρρηξη του λαιμού.
Νέο κεφάλαιο στη Πυρηνική Φυσική
Η κατανόηση των λεπτομερειών της σχάσης έχει άμεσες επιπτώσεις στην πυρηνική ενέργεια, την ιατρική τεχνολογία και τη θεμελιώδη φυσική. Η εργασία αυτή ίσως οδηγήσει σε πιο αποδοτικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες ή νέες εφαρμογές στην πυρηνική τεχνολογία.
Καθώς ξεκινούν τα πειράματα για την επαλήθευση αυτών των ευρημάτων, η επιστημονική κοινότητα παρακολουθεί με αγωνία. Είτε επιβεβαιώσει είτε αμφισβητήσει την προσομοίωση, το αποτέλεσμα θα ενισχύσει την κατανόησή μας για την πυρηνική σχάση και ενδεχομένως να σηματοδοτήσει ένα σημείο καμπής στην έρευνα των ατόμων.
Εικόνα: Image by freepik
