تا حالا به این فکر کردی که توی دنیا جاهایی هست که حتی قوانین سرسخت فیزیک هم مثل بقیه جاها کار نمی‌کنن؟ خب، دانشمندای CERN اخیراً دقیقاً همچین جایی رو بررسی کردن که بهش میگن “جزیره‌ی وارونگی” (Island of inversion).
آقا ماجرا از این قراره که توی فیزیک هسته‌ای، معمولاً پروتون‌ها و نوترون‌ها (همون ذرات داخل هسته‌ی اتم‌ها) مثل آدم‌های منظم توی یه ساختمون طبقاتی (بهش میگن مدل پوسته‌ای یا Nuclear Shell Model) می‌شینن: هرکدوم توی طبقه‌ی انرژی خودشون جای خودشون رو دارن و یه عالمه قانون واسش هست. بعضی عددها هم هست که بهش میگن “عدد جادویی” (Magic Number)، اون موقع هسته خیلی پایداره.
اما اینجا قضیه فرق کرده! تو “جزیره‌ی وارونگی با ۴۰ نوترون” که تازه دانشمندای آزمایشگاه ISOLDE تو CERN سر و گوشش رو کشف کردن، اصلاً قضیه‌ی طبقات معمولی به هم می‌ریزه و یه مدل جدید و عجیب راه میوفته!
کل ماجرا هم سر اینه که وقتی تعداد پروتون‌ها و نوترون‌ها یه نسبت خاصی داشته باشن – مثلاً تعداد زیادی نوترون نسبت به پروتون – دیگه مدل‌های کلاسیک جواب نمی‌دن. به این میگن “جزیره‌ی وارونگی”؛ جایی که ذرات از قاعده‌های خودشون سرپیچی می‌کنن و هسته شکل عجیب غریب و خاص می‌گیره.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی لوئیس لالان (Louis Lalanne) رفته سراغ یه ایزوتوپ خاص که کمتر کسی سراغش رفته؛ کرومیوم-۶۱ (Chromium-61). این ایزوتوپ ۲۴ پروتون و ۳۷ نوترون داره و قبلاً فکر می‌کردن کنار جزیره‌ی وارونگیه، ولی با اندازه‌گیری‌های جدید فهمیدن انگار دقیقاً مرز غربی این جزیره همینه!
حالا تکنیک‌شون خیلی باکلاسه: از دستگاهی به اسم CRIS یا Collinear Resonance Ionization Spectroscopy استفاده کردن – یعنی یه ابزار حسابی پیشرفته که ریزترین جزئیات هسته‌هایی با نوترون زیاد رو هم می‌تونه کنترل کنه. این طوری تونستن مثلاً اسپین (Spin – یعنی جهت چرخش ذره) و گشتاور مغناطیسی (Magnetic Dipole Moment – یه ویژگی مغناطیسی خاص ذرات) کرومیوم-۶۱ رو دقیق اعلام کنن و بفهمن پروتون‌ها و نوترون‌ها چطور داخل هسته پخش شدن.
فاز ماجرا اینجاست که این داده‌ها رو که با مدل‌های تئوریک (محاسبات نظری فیزیک) مقایسه کردن، دیدن کرومیوم-۶۱ یه وضعیت عجیبی داره: نیمی بیرون و نیمی داخل جزیره رفتار می‌کنه! یعنی میشه گفت دقیقاً تو مرز ناگهانی بین دنیای عادی و دنیای عجیب جزیره ایستاده. این کشف باعث شد دانشمندا مرز غربی “جزیره‌ی وارونگی با ۴۰ نوترون” رو با دقت علامت بزنن و بفهمن دقیقا از کجا مدل پوسته‌ای سنتی از کار میفته.
البته این جزیره‌های وارونگی خیلی کم هستند و دانشمندا میگن یه جور مناطق پرتوی نقشه‌ی هسته‌ای هستند که کنارشون مناطق پایدارتر و قابل‌پیش‌بینی‌تر قرار دارند. اما توی همین نقاط خاص، قانون‌هایی که برای کل جدول تناوبی جواب میده، دیگه کاربرد نداره!
لالان و هم‌تیمیاش میگن این جزیره‌ها مهمن چون باعث میشن دانش ما درباره‌ی چگونگی ساختار هسته‌ای حسابی به چالش کشیده بشه و به قول خودشون: “داریم یه تصویر شفاف‌تر از مکانیزم تکامل هسته‌ها پیدا می‌کنیم.”
خلاصه، حسابی هیجان‌انگیزه که بدونیم حتی توی دنیای ریز و به ظاهر منظم فیزیک هم گه‌گاهی قوانین از کنترل خارج میشن و مدل جدیدی ساخته میشه. این کشف تازه نشون داد که کلی رمز و راز دیگه هم توی هسته‌ی اتم‌ها منتظر کشف شدنه!
منبع: +
