اكتشف الباحثون البنية المعقدة لنواة الكربون 12، ووجدوا أن حالتها المنخفضة الطاقة تتكون من مجموعات من الذرات تشكل مثلثات. ويؤدي هذا الاكتشاف، الذي تم التوصل إليه من خلال تعاون دولي، إلى تعميق فهمنا لكيفية تشكل الكربون في الكون ويتوافق مع البيانات التجريبية الموجودة.
كشفت دراسة دولية عن بنية التجمعات المثلثية داخل نواة ذرات الكربون 12، مما يوفر أدلة مهمة لفهمنا لأصل الكربون ووفرته في الكون.
عنصر الكربون ضروري للكيمياء العضوية والحياة كما نعرفها. إن الخصائص الفيزيائية لنظائره الأكثر شيوعًا، الكربون 12، معقدة للغاية. تم تخصيص العديد من الدراسات التجريبية والنظرية لتحديد الطاقة والبنية الأساسية للحالة النووية للكربون 12.
في هذا العمل، قام الباحثون بحساب هذه الحالات من المبادئ الأولى - وهي اللبنات الأساسية للنظريات الفيزيائية. تستخدم هذه الطريقة أجهزة الكمبيوتر العملاقة ومحاكاة الشبكة النووية لحساب الأشكال ثلاثية الأبعاد التي تشكلها البروتونات والنيوترونات التي تشكل النواة. أظهرت النتائج أن جميع حالات الكربون 12 منخفضة الطاقة لها بنية تحتية يتم فيها تجميع ستة بروتونات وستة نيوترونات في جسيمات ألفا. جسيمات ألفا هي نواة الهيليوم -4 تحتوي على بروتونين ونيوترونين.
حالة هويل: نافذة لإنتاج الكربون النجمي
الدولة النووية المعروفة للكربون 12 هي ولاية هويل. طاقة هذه الحالة قريبة من عتبة الطاقة لثلاثة جسيمات ألفا أو نواة الهيليوم. وبالتالي فإن هذه الطاقة تساهم بشكل كبير في إنتاج الكربون في النجوم التي تحترق بالهيليوم. وهذا يساعد على تفسير وجود الكربون في الكون.
تظهر نتائج هذه الدراسة أن حالة هويل تتكون من "ذراع منحني" أو ترتيب مثلثي غير حاد لجسيمات ألفا. جميع حالات الكربون 12 منخفضة الطاقة لها شكل جوهري لمثلث متساوي الأضلاع أو منفرج يتكون من ثلاثة جسيمات ألفا. توفر النتائج الجديدة معلومات حول الأشكال الهندسية المحتملة للدول النووية.
تعاون عالمي للكشف عن البنية النووية للكربون 12
ذرات الكربون هي اللبنات الأساسية للكيمياء العضوية المعقدة التي تشكل اللبنات الأساسية للحياة. إن الفيزياء النووية للكربون 12، وهو النظير الرئيسي لذرة الكربون، محفوفة أيضًا بالتعقيد. قام باحثون من جامعة بون، ومركز أبحاث يوليش في ألمانيا، والجامعة الإسلامية للعلوم والتكنولوجيا في غازي عنتاب، تركيا، وكلية الدراسات العليا في الأكاديمية الصينية للفيزياء الهندسية، وجامعة ولاية تبليسي، ومرفق شعاع النظائر النادرة في جامعة ولاية ميشيغان، بحساب هيكل الحالة النووية للكربون 12 باستخدام إطار أبينيتيو لنظرية المجال الفعال للشبكة النووية.
الألغاز الهندسية للكربون 12 وأصل الكون
وجدت الدراسة أن جميع الحالات المنخفضة للكربون 12 لها شكل جوهري، يتكون من ثلاث مجموعات ألفا تشكل مثلثًا متساوي الأضلاع أو مثلثًا منفرجًا. تحتوي حالة المثلث متساوي الأضلاع أيضًا على وصف مزدوج لإثارة ثقب الجسيمات في مخطط المجال المتوسط.
تتوافق النتائج مع البيانات التجريبية وتوفر أول خريطة مستقلة عن النموذج لكثافة حالات نوى الكربون 12. تساعد النتائج في تفسير كيفية نشوء الكربون من الهيليوم والهيدروجين بعد وقت قصير من الانفجار الكبير.
المصدر المجمع: ScitechDaily