RIKEN के निशिना सेंटर फॉर एक्सेलेरेटर-बेस्ड साइंस में सैद्धांतिक अनुसंधान ने भारी परमाण्विक नाभिकों की एक मौलिक विशेषता को उजागर किया है, जो परमाणु भौतिकी की स्थापित समझ को चुनौती दे रहा है। वैज्ञानिकों के एक समूह ने यह निष्कर्ष निकाला है कि कई भारी नाभिक गोलाकार या रग्बी गेंद के आकार के बजाय त्रिकोणीय समरूपता वाले बादाम के समान आकार रखते हैं। यह खोज सीधे तौर पर 1950 के दशक में आ. बोर और बेन मोटेलसन द्वारा स्थापित पारंपरिक परमाणु संरचना मॉडल को चुनौती देती है, जिसने यह प्रस्तावित किया था कि विकृत भारी नाभिक एक ही अक्ष के साथ लम्बे होते हैं, जो रग्बी गेंद के समान होते हैं। बोर और मोटेलसन को इस सिद्धांत के विकास के लिए 1975 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला था, जो सामूहिक गति और परमाणु नाभिक में कण गति के बीच संबंध स्थापित करता था।
कैप्शन: परमानुओं के चित्र अक्सर न्यूक्लियस को न्यूट्रॉन और प्रोटॉन से बने गोल आकार के बुलबुले के रूप में दर्शाते हैं
हालांकि, यह पुराना मॉडल कुछ सरल गणनाओं के लिए उपयुक्त था, लेकिन दो या दो से अधिक चरणों के लिए इसे कई मान्यताओं की आवश्यकता थी और यह स्पष्ट व्याख्या प्रदान नहीं कर सका। RIKEN में एक विजिटिंग वैज्ञानिक, ताकाहारु ओत्सुका ने इस धारणा पर सवाल उठाना शुरू किया, यह सुझाव देते हुए कि अंडाकार क्रॉस-सेक्शन वाला बादाम जैसा आकार नाभिक के लिए अधिक स्वाभाविक हो सकता है। ओत्सुका के इस विचार को शुरू में कई परमाणु भौतिकविदों से महत्वपूर्ण विरोध का सामना करना पड़ा, क्योंकि बोर का मॉडल एक सुंदर और सरल चित्र प्रस्तुत करता था जिसे पाठ्यपुस्तकों में शामिल किया गया था।
ओत्सुका और उनके सहयोगियों ने अपने हालिया सैद्धांतिक अध्ययन में, फुगाकु सुपरकंप्यूटर का उपयोग करके जटिल गणनाएँ कीं। फुगाकु, जो कोबे, जापान में RIKEN सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल साइंस में स्थित है, दुनिया के सबसे शक्तिशाली सुपरकंप्यूटरों में से एक है, जिसने इन गणनाओं को संभव बनाया। इन गणनाओं ने प्रदर्शित किया कि लगभग सभी भारी दीर्घवृत्तीय विकृत नाभिक वास्तव में त्रिकोणीय आकार प्रदर्शित करते हैं, जो परमाणु संरचना की समझ में एक महत्वपूर्ण बदलाव का प्रतीक है। यह पाया गया कि यह विरूपण द्रव्यमान संख्या 120 या उससे अधिक वाले नाभिकों में होता है और यह विचलन जादुई संख्याओं से जितना अधिक होता है, विरूपण की डिग्री उतनी ही अधिक होती है।
इस निष्कर्ष के निहितार्थ परमाणु भौतिकी के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह इंगित करता है कि नाभिक केवल एक अक्ष के बजाय दो अक्षों के चारों ओर घूम सकते हैं, जो परमाणु घूर्णन की हमारी समझ और नए अति-भारी तत्वों की चल रही खोज को प्रभावित करता है। त्रिकोणीय विरूपण अधिक जटिल घूर्णन की ओर ले जाता है, जो प्रयोगात्मक डेटा को पुन: प्रस्तुत करता है जैसा कि अत्याधुनिक कॉन्फ़िगरेशन इंटरैक्शन गणनाओं द्वारा दिखाया गया है। यह शोध परमाणु संरचना के मौलिक विवरण में एक बड़ा बदलाव प्रस्तुत करता है जो लगभग 70 वर्षों से स्थापित था।
यह शोध "फिजिकल रिव्यू सी" नामक पत्रिका में प्रकाशित हुआ था, और यह विदेशी नाभिकों के गुणों और परमाणु संरचनाओं को नियंत्रित करने वाले मौलिक बलों की भविष्य की खोजों को प्रभावित करने की उम्मीद है। ये निष्कर्ष प्रॉक्सी-एसयू(3) समरूपता ढांचे से भी मेल खाते हैं, जो भारी नाभिकों के लिए एसयू(3) समरूपता का विस्तार करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम था। शोधकर्ताओं ने सैद्धांतिक रूप से प्रदर्शित किया कि नाभिक में त्रिकोणीय असममित विरूपण दो नए तंत्रों द्वारा प्रेरित होता है, जो गोलाकार से दीर्घवृत्तीय आकार में विकृति के कारण खोई हुई घूर्णी समरूपता की क्वांटम सैद्धांतिक बहाली के प्रभाव से संबंधित हैं। यह खोज अति-भारी तत्वों की खोज और विखंडन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालने की उम्मीद है। इस अध्ययन में ओत्सुका के साथ टोक्यो विश्वविद्यालय के युसुके त्सुनोडा और त्सुकुबा विश्वविद्यालय के नोरिताका शिमिज़ु भी शामिल थे, और यह परिणाम परमाणु बलों की बुनियादी विशेषताओं से उत्पन्न एक उपन्यास चित्र प्रस्तुत करता है, जो पारंपरिक दृष्टिकोण को प्रतिस्थापित करता है।