Körte alakú atommagok magyarázhatják a fizika rejtélyeit

Először találtak közvetlen bizonyítékot egzotikus körte alakú magra az atomokban. A felfedezés előre mozdíthatja a természet egy új alapvető erejének kutatását és megmagyarázhatja, miért keletkezett az ősrobbanáskor több anyag, mint antianyag.

Az anyag-antianyag egyensúly hiánya a fizika egyik legnagyobb rejtélye. A négy alapvető erőt leíró Standard Modell nem ad rá magyarázatot. A fizikusok azt gyanítják, valami még hiányzik, ezért egy új erő vagy kölcsönhatás után kutatnak, ami megmagyarázza ezt az "anomáliát". A felfedezés, mely szerint egyes atommagok aszimmetrikus alakot is felvehetnek, ezáltal a mag az egyik felén nagyobb tömeggel rendelkeznek, mint a másikon, végre fényt deríthet az antianyag feladványra.

A fizikusok egy ideje már sejtik, hogy létezik ez a körteforma az atommagok esetében, közvetlen észlelésük azonban lehetetlen volt. Ezen változtatott a Cern On-Line Izotóp Tömeg Szétválasztó (ISOLDE) létesítménye által kifejlesztett új technika, amit sikerrel alkalmaztak a rövid életű radon-220 és rádium-224 izotópok alakjainak tanulmányozásánál. A kutatók szerint ezeknek az atomoknak a magja sokkal inkább körtére emlékeztet, mintsem a megszokott gömb-, vagy elliptikus alakokra. "A körtealak különleges" - mondta Tim Chupp, a Michigan Egyetem fizikus professzora, a Nature szaklapban megjelent tanulmány társszerzője. "Ez azt jelenti, hogy a magot felépítő neutronok és protonok egy kicsit másként helyezkednek el a belső tengely mentén"

Chupp magyarázata szerint a körte alakú magok azért féloldalasak, mert a pozitív protonokat egy, a gravitáció szimmetrikus erőitől alapvetően különböző nukleáris erő eltolja a középpont irányából. "Az új kölcsönhatás, melynek hatásait tanulmányozzuk, két dolgot tesz: létrehozza az anyag-antianyag aszimmetriát a korai univerzumban, és összehangolja a tengely forgási irányát és terhelését ezekben a körte alakú magokban" - mondta.

A magok alakjainak meghatározásához a kutatók egzotikus rádium és radon atomok sugarait hozták létre. A sugarakat felgyorsítva nikkel, kadmium és cin célpontokkal ütköztették, azonban a pozitív töltésű magok közötti taszító erő miatt a nukleáris reakciók nem voltak lehetségesek. Ehelyett a magok magasabb energiaszintre kerültek gammasugarakat hozva létre, melyek kibocsátáskor egy adott mintát alkotva felfedték a mag körte formáját.

A kutatás vezetője, Peter Butler, a Liverpool Egyetem tudósa (képünkön) szerint felfedezéseik segítik az atomi elektromos dipólusmomentumok (EDM-ek) utáni jelenlegi kutatásokat, melyekben új technikákat fejlesztettek ki a radon és rádium izotópok speciális tulajdonságainak kiaknázására. "Várakozásunk szerint atomfizikai kísérleteink adatai kombinálhatók lesznek az EDM mérési kísérletekkel, ezáltal minden eddiginél szigorúbb tesztek alá vethetjük a Standard Modellt" - összegzett Butler