MIT'den Yeni Bir 'Masa Üstü' Yöntem: Moleküler Elektronlar Aracılığıyla Atom Çekirdeğinin Derinliklerine Bakış

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden (MIT) fizikçiler, atom çekirdeğinin iç yapısını incelemek için çığır açan, yenilikçi bir metodoloji geliştirdiklerini duyurdu. Bu yeni yaklaşım, büyük ölçekli parçacık hızlandırıcılarının kullanımını gerektirmiyor. Bunun yerine, araştırmacılar Radyum monoflorür (RaF) molekülünün yapısındaki elektronları dahili bir sonda olarak kullanarak, temel fiziğe erişilebilir, tabiri caizse bir “masa üstü” çözümü sundular. Bu önemli bilimsel başarı, 23 Ekim 2025 tarihinde Science dergisinde yayımlanarak bilim camiasına tanıtıldı.

Yöntemin özü, bir radyum atomunun bir flor atomuna bağlandığı özel bir molekülün tasarlanmasına dayanmaktadır. Bu moleküler ortamda, radyum çekirdeği etrafında yörüngede bulunan elektronlar, geleneksel laboratuvar ortamlarında oluşturulan alanları kat kat aşan muazzam bir dahili elektrik alanına maruz kalırlar. Meydana gelen bu kuvvetli amplifikasyon, elektronların kısa bir an için radyum çekirdeğine nüfuz etme ve oradaki protonlar ile nötronlarla etkileşime girme ihtimalini artırır. Elektronlar geri çıktıklarında, beraberlerinde enerjide çok hassas bir kayma —bir tür “nükleer mesaj”— taşırlar. Bilim insanları, çekirdeğin iç düzeni hakkında hayati bilgiler elde etmek için bu ince enerji değişimini titizlikle ölçtüler.

Bu teknik, çekirdeğin “manyetik dağılımını”—yani protonların ve nötronların çekirdek içindeki karşılıklı düzenlenişini—ilk kez ölçme olanağı sağlamaktadır. Baş yazar Shane Wilkins, radyoaktif radyumun bir molekül içine yerleştirilmesi eylemini, molekülü mikroskobik bir çarpıştırıcıya dönüştüren zarif bir bilimsel manevra olarak tanımladı. Araştırma, ölçümlerin yapıldığı İsviçre, CERN'deki CRIS (Collinear Resonance Ionization Spectroscopy Experiment) deneyi ile iş birliği içinde gerçekleştirildi. Ekipte ayrıca Ronald Garcia Ruiz ve Silviu-Marian Udrescu da yer alan önemli isimlerdendi.

Bu çalışma, kozmoloji bilimi açısından derin ve geniş kapsamlı sonuçlar doğurma potansiyeline sahiptir. Radyum çekirdeği, çoğu küresel olan çekirdeklerin aksine, alışılmadık bir armut şeklindeki asimetriye sahiptir. Bu deformasyonun, Evren'deki madde-antimadde hakimiyetini açıklayabilecek temel simetrilerdeki en ince ihlalleri güçlendirdiği düşünülmektedir. Manyetik dağılımın başarılı bir şekilde haritalanması, bu kozmik dengesizliği açıklayan teorik modeller için kritik ampirik veriler sağlayabilir. Kilometrelerce uzunluktaki hızlandırıcı kompleksleri gerektiren geleneksel yaklaşımların aksine, moleküler yöntem hem daha kompakttır hem de süpernovalar gibi şiddetli kozmik olaylarda oluşabilecekler de dahil olmak üzere diğer kararsız radyoaktif molekülleri incelemek için nükleer fiziğe yeni ufuklar açmaktadır.