فیزیک‌دانان دریافتند که هسته‌های سنگین اتمی به همان‌طور که پیش از این تصور می‌شد، هم‌تقارن نیستند
توسط RIKEN
طبق یک مطالعه نظری که فیزیک‌دانان هسته‌ای RIKEN در The European Physical Journal A منتشر کرده‌اند، بسیاری از هسته‌های سنگین اتمی شبیه توپ‌های راگبی فشرده‌اند و نه شبیه توپ‌های کاملاً بادنشده. این کشف غیرمنتظره، توافق‌نظر حاکم بر بیش از نیم‌قرن را برهم می‌زند.
تصاویر اتم‌ها اغلب هسته را به‌صورت یک تودهٔ گرد تشکیل‌شده از نوترون‌ها و پروتون‌ها نشان می‌دهند. فیزیک‌دانان ابتدا فرض کردند که هسته‌ها مانند توپ‌های فوتبالی، کروی‌اند. اما در دههٔ ۱۹۵۰، آگه بوهر و بن موتلسن نظریه‌ای توسعه دادند که پیش‌بینی می‌کند بسیاری از هسته‌های سنگین در یک جهت کشیده هستند و به‌شکل توپ راگبی درمی‌آیند.
پیرو راه پدرش نیلز بوهر که به‌دلیل مدل ساختار اتم، جایزهٔ نوبل فیزیک را در سال ۱۹۲۲ دریافت کرد، آگه بوهر نیز به‌دلیل همین کشف، جایزهٔ نوبل فیزیک سال ۱۹۷۵ را به‌اشتراک گذاشت.
اما تاکاهارو اوتسکا، دانشمند مهمان در RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science، همیشه تردیدهای جزئی نسبت به این نظریه داشته است. به‌ویژه او این سؤال را مطرح کرد که چرا هسته‌های سنگین باید شبیه توپ‌های راگبی، که مقطع آن‌ها گرد است، باشند و چرا شکل عمومی‌تری شبیه بادام، که مقطع آن بیضی است، ندارند. او بر این باور بود که شکل با تقارن کمتر، برای هسته‌ها طبیعی‌تر است.
او به یاد می‌آورد: «زمانی که مدل آگه بوهر پیشنهاد شد، محاسبات ساده‌ای ارائه شد، اما به‌نظر من بیش از حد ساده‌سازی شده بودند. و هیچ استدلال کلی قانع‌کننده‌ای وجود نداشت که چرا هسته باید به‌این‌چنینی به‌صورت هم‌تقارن دگرگون شود.»
در طی دهه‌ها، این شک به‌صورت مداوم در ذهن اوتسکا حضور داشت و او به‌تدریج شروع کرد پرسش می‌کرد که آیا اکثر هسته‌های بزرگ واقعاً به‌شکل توپ راگبی هستند یا خیر. اما وقتی در کنفرانس‌ها ادعا کرد که هسته‌های با شکل شبیه بادام شایع هستند، با شکاکیت فراوان و حتی مخالفت از سوی دیگر فیزیک‌دانان هسته‌ای مواجه شد.
اکنون اوتسکا با یک مطالعه نظری به همراه همکارانش نشان داده است که عملاً تمام هسته‌های سنگین که به‌صورت بیضوی دگرگون شده‌اند، در حقیقت دارای شکل‌های سه‌محوری شبیه بادام هستند نه‌که دومحوری شبیه توپ راگبی. «این کار نشانگر یک تحول اساسی در توصیف بنیادی ساختار هسته‌ای است که تقریباً هفتاد سال در آن ریشه داشت»، اوتسکا می‌گوید.
یکی از ابزارهای اساسی برای تیم اوتسکا، دسترسی به ابررایانه فوگاکو بود که یکی از قدرتمندترین ابررایانه‌های جهان به شمار می‌رود.
این کشف دربارهٔ شکل هسته‌ها بر چگونگی چرخش هسته‌ها تأثیر می‌گذارد؛ زیرا نشان می‌دهد می‌توانند حول دو محور به‌جای یک محور بچرخند. همچنین این یافته پیامدهایی برای جستجوی هسته‌های فوق‌سنگین جدید دارد که وزن بیشتری نسبت به هسته‌های شناخته‌شدهٔ فعلی دارند.
اطلاعات بیشتر: T. Otsuka و همکاران، شکل‌های غالب سه‌محوری در هسته‌های اتمی و نظریهٔ کوانتمی چرخش اشیای ترکیبی، The European Physical Journal A (2025). DOI: 10.1140/epja/s10050-025-01553-1
ارائه‌شده توسط RIKEN
ارجاع: هسته‌های سنگین اتمی به همان‌طور که پیش از این تصور می‌شد، هم‌تقارن نیستند، فیزیک‌دانان کشف کردند (2025، 13 نوامبر) دریافت شده 15 نوامبر 2025 از https://phys.org/news/2025-11-heavy-atomic-nuclei-symmetric-previously.html