Một vài nguyên tử nặng, không bền có hạt nhân hình quả lê, một nghiên cứu mới đề xuất.
Những hạt nhân hình dạng không đối xứng trên, được mô tả trong số ra ngày 8/5 của tạp chí Nature, có thể là ứng cử viên sáng giá cho những nhà nghiên cứu đang tìm kiếm những loại vật lí mới nằm ngoài lí thuyết đang trị vì hiện nay gọi là Mô hình Chuẩn, theo lời tác giả Peter Butler, một nhà vật lí tại trường Đại học Liverpool ở Anh.
Minh họa hạt nhân radium-224 trong mặt phẳng xz, với màu sắc là tỉ lệ trên trục y. Ảnh: LP Gaffney
Những hình dạng lạ
Trong khi đa số các nguyên tử có hạt nhân hình cầu hoặc hình quả bóng đá, thì những nguyên tử có hạt nhân hình quả lê tại tâm của chúng đã được dự đoán là tồn tại. Nhưng việc tìm kiếm chúng tỏ ra khó khăn.
Để tìm chúng, Butler và các đồng sự của ông đã sử dụng một máy gia tốc hạt gọi là REX-ISOLDE tại Phòng thí nghiệm Vật lí Hạt châu Âu, hay CERN, ở Thụy Sĩ, để gia tốc các ion phóng xạ radon-220 và radium-224 cho đến khi chúng đạt tới tốc độ khoảng bằng 10% tốc độ ánh sáng.
“LHC mang đến toàn chuyện to tát, nhưng để đưa các hạt lên năng lượng cao nó sử dụng cả một chuỗi những máy gia tốc nhỏ. Cái chúng tôi sử dụng là một máy gia tốc thuộc loại cổ lỗ sĩ so với các tiêu chuẩn máy gia tốc,” Butler nói.
Những hạt nhân nặng sau đó đi qua rất gần hạt nhân cadmium, nickel và thiếc, chúng truyền một xung điện từ cho hạt nhân radium và radon. Cú hích đó làm cho hạt nhân radium và radon quay hoặc dao động, và khi chúng trở lại trạng thái bình thường, chúng giải phóng tia gamma.
Cường độ tia gamma “cho chúng tôi biết có bao nhiêu khả năng kích thích các trạng thái lượng tử trong hạt nhân đó, và xác suất đó liên hệ trực tiếp với sự phân bố điện tích trong hạt nhân,” Butler nói.
Sự phân bố điện tích dương trong hạt nhân cho biết hạt nhân có hình dạng không đối xứng. Sau khi phân tích thêm những tia gamma phát ra, các nhà nghiên cứu có thể dựng lại hình dạng hạt nhân của họ.
Nền vật lí mới?
Kết quả trên có thể giúp các nhà khoa học tìm kiếm nền vật lí mới nằm ngoài Mô hình Chuẩn, phát biểu của nhà vật lí hạt nhân lí thuyết Witold Nazarewicz tại trường Đại học Tennessee-Knoxville và Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, người không có liên quan gì trong nghiên cứu trên.
Thật đặc biệt, hạt nhân hình quả lê có thể mang đến một nơi lí tưởng để tìm kiếm một moment lưỡng cực điện, hoặc một phân bố bất đối xứng của điện tích dương và âm bên trong các neutron. Moment lưỡng cực điện sẽ mang đến một phương pháp kiểm nghiệm các lí thuyết mở rộng cho Mô hình Chuẩn, ví dụ như siêu đối xứng, lí thuyết có thể giúp lí giải tại sao có nhiều vật chất hơn phản vật chất trong vũ trụ.
“Có những đề xuất lí thuyết có sức mạnh rằng trong những hạt nhân có hình dạng giống như quả lê thì moment lưỡng cực điện này có thể rất lớn,” Nazarewicz nói. “Những hệ này là những nơi săn lùng rất tốt cho những tìm kiếm moment lưỡng cực này trong tương lai.”
Nguồn: LiveScience
