Wysiłki w tej sprawie poczynili przedstawiciele Oak Ridge National Laboratory. Ich celem, jak wyjaśniają, było obliczanie właściwości magnetycznych jądra atomowego wapnia-48. O kulisach przeprowadzonych eksperymentach piszą w Physical Review Letters. Zdaniem członków zespołu badawczego wyciągnięte wnioski będą miały przełożenie na wiele dziedzin.
Czytaj też: Ta plazma nie powinna być stabilna. Fizycy przekroczyli znaną granicę aż 10-krotnie
Jeden z autorów, Gaute Hagen, wyjaśnia, że jądro wapnia-48 ma stan wzbudzony, który szybko się rozpada. Stanowi to pokłosie silnych oddziaływań magnetycznych oraz bardzo wysokiej siły przejściowej. Poza lepszym zrozumieniem funkcjonowania tego izotopu, w grę wchodzi również wyjaśnienie zjawisk zachodzących wewnątrz supernowych, czyli eksplodujących gwiazd, odpowiedzialnych za rozrzucanie ciężkich pierwiastków w przestrzeni kosmicznej.
Wapń-48 składa się z 20 protonów i 28 neutronów wchodzących w skład jego jądra. Taki stosunek zapewnia wysoką stabilność, a sam izotop jest częstym obiektem badań poświęconych siłom utrzymującym atomy razem, bądź wręcz przeciwnie – odpowiedzialnym za ich rozbijanie.
Superkomputer Frontier pomógł naukowcom w wyjaśnieniu właściwości izotopu wapnia-48. Chodziło o zrozumienie rozbieżności między wynikami eksperymentów z lat 80. i 2011 roku
Już w latach 80. ubiegłego wieku, za sprawą eksperymentów z wykorzystaniem wiązek protonów i elektronów, naukowcy zmierzyli siłę przejścia magnetycznego wynoszącą 4 magnetony jądrowe do kwadratu. W 2011 roku pojawiły się nowe ustalenia: wspomniana siła miała być niemal dwukrotnie wyższa. Wywołało to niemałe zamieszanie i zapoczątkowało debatę na temat właściwości wapnia-48.
Aby rozwikłać zagadkę naukowcy ze Stanów Zjednoczonych postawili na chiralną efektywną teorię pola. Niebagatelną rolę odegrał rzecz jasna superkomputer Frontier, zdolny do wykonywania ponad kwintyliona obliczeń na sekundę. Pozwoliło to na przeprowadzenie zaawansowanych symulacji. Wyniki badań pokazały jasno: siła przejścia magnetycznego wapnia-48 została poprawnie oszacowana przez autorów eksperymentów z 2011 roku.
Czytaj też: Odkrycie boskiej cząstki było rewolucją w fizyce. Teraz naukowcy mówią, że to nie koniec
Co ciekawe, choć panowało przekonanie, jakoby oddziaływania par nukleonów osłabiały siłę przejścia magnetycznego, to nowe ustalenia kompletnie temu przeczą. Jest wręcz odwrotnie: w niektórych przypadkach dochodzi do nasilenia tego zjawiska. Poza tym autorzy doszli do wniosku, iż wapń-48 jest powszechnie spotykany wewnątrz supernowych. Tego typu ustalenia będą miały przełożenie na rozumienie interakcji międzycząsteczkowych zachodzących w tak ekstremalnych środowiskach.
