Tìm hiểu phần bên trong của hạt nhân nguyên tử

Có nhiều thứ bên trong hạt nhân nguyên tử. Các proton và các neutron luôn quay vù vù và tương tác với nhau bên trong hạt nhân nguyên tử. Chuyển động này của các hạt hạt nhân và những mô men góc đầy kích thích của nó chịu tác động của mô men từ. Cùng với nhau, điều này khiến cho các hạt nhân nguyên tử có thể trở thành các nam châm nhỏ.

“Sử dụng các phương pháp quang phổ laser, chúng ta có thể xác định được một cách chính xác mô men từ của các hạt nhân lạ có thời gian sống ngắn”, giáo sư vật lý Achim Schwenk của Đại học Kỹ thuật Darmstadt (TU Darmstadt), nói. Là một nhà vật lý lý thuyết, ông quan tâm đến nguyên tắc miêu tả hạt nhân.

Tuy nhiên, các tính toán các mô men từ thường không xuất sắc lắm. Các đo đạc về mặt thực nghiệm và giá trị tính toán của các hạt nhân khác nhau cũng rất khác nhau.

Nhóm nghiên cứu của Schwenk mới đây đạt được một đột phá. Các giá trị tính toán của mô men từ gần hơn với các giá trj đo đạc hơn trước đây, như các nhà nghiên cứu miêu tả trong một bài báo xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters 1.

Các tính toán mới về hoạt động của hạt nhân trải rộng từ các nguyên tố nhẹ liên quan như oxygen đến các nguyên tố nặng như bismuth. “Điều này quan trọng với chúng tôi vì chúng tôi đã bao phủ được một phạm vi khối lượng rộng lớn”, Schwenk nói.

Tác động đáng kể lên những dòng điện hai hạt

Tiến sĩ Takayuki Miyagi, tác giả đầu tiên của công bố và là một nghiên cứu sinh postdoc trong nhóm nghiên cứu của Schwenk, giờ là một trợ lý giáo sư ở ĐH Tsukuba Nhật Bản, cũng có nhiều đóng góp vào thành công của dự án này.

Rodric Seutin cũng cung cấp dữ liệu quan trọng cho tính toán. Tham gia dự án trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu sinh ở TU Darmstadt, anh đã thực hiện tính toán trên các hạt nhân nhẹ mà có tương tác với nhau trong quá trình đo đạc mô men từ.

Trong khối phổ laser, một photon kết cặp với một hạt hạt nhân. Sự thật là hạt hạt nhân tương tác một cách song song với những proton hoặc neutron khác. Việc các cặp photon tương tác với các hạt hạt nhân có thể được xem xét như các dòng điện hai hạt. Theo Oscar Javier Hernandez (Trung tâm nghiên cứu TRIUMF ở Vancouver, Canada), dòng điện hai hạt phát sinh từ yêu cầu bảo toàn dòng điện và dòng điện hai hạt có thể giúp cải thiện độ chính xác của các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau như vật lý hạt nhân, vật lý hạt nhân chính xác và vật lý thiên văn.

Các dòng điện hai hạt chảy khi các proton và các neutron trao đổi các hạt điện tích trong suốt quá trình tương tác 2. Các lý thuyết điện từ và tương tác mạnh luôn dự đoán dược điều này. “Việc tính cả dòng điện hai hạt có thể cải thiện một cách đáng kể việc tính toán các mô men từ”, Miyagi giải thích.

Vai trò cơ bản của vật lý hạ nguyên tử

“Chúng tôi giờ đã có thể thực hiện được một bước quan trọng trong việc miêu tả hạt nhân nguyên tử”, Schwenk nói. “Các đặc tính điện từ và do đó cả hành xử của hạt nhân với điện từ trường đã được hiểu tốt, giờ chúng ta có thể giải quyết những câu hỏi tiếp theo”.

Dòng điện hai hai là vấn đề quan trọng cơ bản của vật lý hạt nhân và vật lý hạt, ông cho biết thêm, trích dẫn nghiên cứu về hạt neutrino như một ví dụ. Để xác định được các đặc tính của các hạt cơ bản này, những tương tác của nó với những hạt nhân nguyên tử sẽ là yếu tố quan trọng.

Vẫn còn rất nhiều điều để khám phá trong thế giới hạ nguyên tử. Nghiên cứu này hết sức phức tạp và thực hiện được là nhờ mối quan hệ hợp tác quốc tế. Ngoài các nhà vật lý tại TU Darmstadt, các nhà nghiên cứu từ ĐH Mainz Johannes Gutenberg, ĐH Illinois tại Urbana-Champaign, Viện công nghệ Massachusetts và Trung tâm nghiên cứu TRIUMF ở Vancouver, Canada cũng tham gia vào nghiên cứu này.

Thanh Hương tổng hợp

Nguồn: https://www.tu-darmstadt.de/matter-and-materials/forschungsfeld_mm/news_mm/newsdetails_457664.en.jsp

https://abinitio.triumf.ca/2016/OJavierHernandez_FEB2016.pdf

——————————————————

1.https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.232503

2.https://tiasang.com.vn/doi-moi-sang-tao/tai-sao-neutrons-va-protons-bi-bien-doi-ben-trong-hat-nhan-15236/