Przełomowe badania teoretyczne, przeprowadzone przez naukowców z Nishina Center for Accelerator-Based Science, afiliowanego przy japońskim instytucie RIKEN, sugerują fundamentalną zmianę w postrzeganiu kształtu ciężkich jąder atomowych. Odkrycie to wskazuje, że wiele z tych jąder przyjmuje konfiguracje triaksialne, przypominające kształtem migdały, co jest sprzeczne z dominującym przez siedem dekad modelem zakładającym formy wydłużone, zbliżone do elipsoidy obrotowej, czyli kształtu piłki do rugby.
Podpisy: Ilustracje atomów często przedstawiają jądro jako okrągłą kulkę złożoną z neutronów i protonów
Dotychczasowy, ugruntowany model struktury jądrowej, sformułowany w latach 50. XX wieku przez Aage Bohra i Bena Mottelsona, stanowił fundament fizyki jądrowej, za co Bohr otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1975 roku, dzieląc ją z Mottelsonem i Jamesem Rainwaterem. Model ten zakładał, że zdeformowane ciężkie jądra są wydłużone wzdłuż jednej, głównej osi. Jednakże, jak wskazywał Takaharu Otsuka, wizytujący naukowiec w RIKEN, ta wizja nie tłumaczyła wszystkich obserwowanych zjawisk, co skłoniło go do postulowania bardziej naturalnego, migdałowatego kształtu jąder.
Weryfikacja tej hipotezy wymagała zaawansowanych symulacji, które przeprowadzono przy użyciu japońskiego superkomputera Fugaku. Fugaku, który według rankingu TOP500 z listopada 2023 roku zajmował czwarte miejsce na świecie, dostarczył niezbędnej mocy obliczeniowej. Wyniki symulacji wykazały, że niemal wszystkie elipsoidalnie zdeformowane jądra wykazują właśnie triaksialne konfiguracje, co oznacza, że wszystkie trzy osie główne mają różne długości, a przekroje poprzeczne nie są kołowe.
Ta zmiana paradygmatu ma dalekosiężne konsekwencje dla fizyki jądrowej. Sugeruje ona, że jądra mogą obracać się wokół dwóch osi, a nie tylko jednej, co jest kluczowe dla zrozumienia dynamiki rotacyjnej. Ponadto, odkrycie to wpływa na trwające prace nad poszukiwaniem nowych, superciężkich pierwiastków, których stabilność jest ściśle związana z ich geometryczną strukturą. Badania te, opublikowane w czasopiśmie „Physical Review C”, wpisują się w szerszy trend transformacji paradygmatów teoretycznych, zbieżny z prognozami wynikającymi z ram symetrii proxy-SU(3).