Wetenschappers van het Nishina Center for Accelerator-Based Science van RIKEN hebben in theoretisch onderzoek een fundamentele eigenschap van zware atoomkernen blootgelegd. De bevindingen suggereren dat talloze zware kernen een triaxiale vorm aannemen, die meer overeenkomsten vertoont met een amandel dan met de langwerpige, rugbybalachtige configuraties die decennialang als de norm werden beschouwd. Deze nieuwe inzichten zetten het traditionele model van de nucleaire structuur op scherp, een model dat zijn oorsprong vindt in het werk van Aage Bohr en Ben Mottelson uit de jaren vijftig van de twintigste eeuw.
Bijschriften: Illustraties van atomen laten de kern vaak zien als een ronde bol die bestaat uit neutronen en protonen
Het decennialang geaccepteerde model postuleerde een verlenging langs slechts één enkele as, analoog aan de vorm van een rugbybal. Takaharu Otsuka, een bezoekend wetenschapper bij RIKEN, was de drijvende kracht achter het in twijfel trekken van deze aanname, door te opperen dat een amandelachtige vorm met ovale doorsneden mogelijk een meer natuurlijke toestand voor deze kernen zou zijn. Hoewel zijn hypothese aanvankelijk op weerstand stuitte binnen de gemeenschap van kernfysici, hebben Otsuka en zijn medewerkers de rekenkracht van de Fugaku-supercomputer ingezet om de complexe wiskundige modellen te doorgronden die nodig zijn voor dit soort analyses.
De resultaten van deze intensieve berekeningen tonen aan dat nagenoeg alle zware ellipsoïdale gedeformeerde kernen deze triaxiale configuraties vertonen, wat een verschuiving in het begrip van de nucleaire architectuur markeert. De implicaties voor de theoretische kernfysica zijn diepgaand. Het suggereert dat deze atoomkernen de mogelijkheid hebben om te roteren rond twee assen in plaats van slechts één, wat een directe invloed heeft op de huidige modellen van nucleaire rotatie en de inspanningen om nog zwaardere, superzware elementen te synthetiseren.
Deze bevindingen zijn formeel gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift 'Physical Review C'. Het onderzoek bouwt voort op eerdere theoretische kaders die de structuur van atoomkernen trachtten te beschrijven. De resultaten lijken in overeenstemming te zijn met de voorspellingen die voortkomen uit het proxy-SU(3) symmetriekader, wat duidt op een mogelijke convergentie van verschillende theoretische stromingen in de kernfysica. Het verfijnen van het begrip van de vorm van de kern is essentieel voor het nauwkeuriger voorspellen van hun vervalprocessen en interacties met andere deeltjes.