אחרי 20 שנה.. חשיפת "הלקח הגרעיני" של חידת הזהב

סדא ניוז - במעמקי היקום, זהב לא נולד במכרות ולא בעמקי כוכבים, אלא באירועים של קריסת כוכבים והתנגשויותיהם האלימות. ושם, בסביבות רוויות בגרעינים ובאנרגיה, מתחילה סדרה גרעינית חמקנית שמייצרת את האלמנטים הכבדים שאנו מכירים היום, כמו זהב ופלטינה.

אך למרות שהרעיון הכללי ידוע מזה שנים, הפרטים המדויקים שמובילים מהגרעינים האטומיים הבלתי יציבים לאלמנטים היקרים הללו נותרו בעבור תעלומה, מכיוון שכמה מהקשרים הבסיסיים בסדרה זו מתרחשים בגרעינים נדירים מאוד וקצרי חיים שלקחתם קשה בתוך המעבדה.

התמונה הגרעינית

בעבודת מחקר חדשה שפורסמה בכתבי העת "פיזיקל ריוו ליוצרים" והוביל אותה צוות חוקרים מאוניברסיטת טנסי בנוקסוויל, שפורסה במתקן "איסולדי" שבארגון האירופי למחקר גרעיני (סרן), הצליחה לחשוף תוצאות חשובות הקשורות לתהליך פירוק של גרעינים מוזרים הנמצאים במסלול של מה שנקרא תהליך קליטת הנייטרונים המהירה. תהליך זה הוא המסלול הפיזי שמהם המדענים סבורים שהוא אחראי על ייצור חצי מהאלמנטים הכבדים יותר מברזל ביקום.

החדש כאן אינו רק תוספת פרט קטן, אלא שיפור ישיר של התמונה הגרעינית שעליה מבוססים המודלים האסטרונומיים להבנת מקור הזהב והאלמנטים הכבדים האחרים.

כדי להבין את חשיבות העבודה, ניתן לדמיין את הגרעין האטומי כאובייקט קטן שמקבל מטח מואץ של נייטרונים. עם כל נייטרון חדש, הגרעין הופך כבד יותר ופגיע יותר. וכאשר הוא מגיע למצב של חוסר יציבות קיצוני, הוא מתחיל להתפרק או להמיר את עצמו לצורות אחרות יציבות יותר.

על פני הנייר התהליך הזה נראה מובן, אך הבעיה היא שחלק מהשלבים שלו לא עובר דרך ערוצים פשוטים, אלא דרך פירוקים מסובכים ומהירים מאוד, בהם פירוק הידוע בשם פירוק בטא מאוחר המלווה בשחרור שני נייטרונים. סוג זה של פירוק נותר קשה למדידה, מכיוון שהוא מתרחש בגרעינים נדירים, וכי הנייטרונים עצמם הם חלקיקים חמקניים שקשה לעקוב אחריהם בדיוק.

בניסוי זה החל הצוות עם איזוטופ נדיר מאוד שהוא אינדיום-134. וכשזה מתפרק, הוא יוצר מצבים מלהיבים באיזוטופים של עופרת, כמו עופרת-134 ועופרת-133 ועופרת-132.

מגלה הנייטרונים

באמצעות מגלה נייטרונים מתקדם שנבנה באוניברסיטת טנסי, הצליחו החוקרים סוף סוף למדוד את אנרגיות הנייטרונים הקשורות לשחרור שני נייטרונים מאוחרים לאחר פירוק בטא. זו הפעם הראשונה אחרי 20 שנה שנמדד מדידה מפורטת כזו לגרעין שנמצא למעשה במסלול של תהליך קליטת הנייטרונים המהירה, כלומר בדרך האמיתית שהטבע הקוסמי עובר כדי לייצר את האלמנטים הכבדים.

תוצאה זו מאוד חשובה, כי המדענים קודם לכן ידעו שסוג זה של שחרור עשוי להתרחש, אך לא הצליחו למדוד את אנרגיות הנייטרונים כך.

ובמילים פשוטות, השאלה לא הייתה רק לדעת שהגרעין משחרר שני נייטרונים, אלא לדעת כיצד זה מתרחש בדיוק, וכמה אנרגיה נושאים הנייטרונים, ומה זה חושף על המבנה הפנימי של הגרעין.

מידע מדויק זה הוא זה שמאפשר לתיאוריות לעבור ממחשבות כלליות למודלים שניתן להשתמש בהם בהדמיית כוכבים קורסים והתנגשויות של כוכבים נייטרוניים.

בנוסף לכל זאת, החוקרים סוף סוף זיהו מצב גרעיני נדיר בעופרת-133 שחוקרים חיפשו עליו כ-20 שנה, והחשוב מזה הם גילו שהגרעין אינו מתנהג לאחר שחרור הנייטרונים עם האקראיות הפשוטה שהמודלים המסורתיים הניחו, אלא שומר משהו מהזיכרון שלו על מצבו הקודם.

ובמובן פשוט, המחקר לא יצר זהב ולא גילה את מקומו, אלא חשף פרט גרעיני קטן אך מאוד חשוב בסדרה שמובילה להיווצרות האלמנטים הכבדים כמו זהב, דבר שעוזר למדענים לבנות מודלים מדויקים יותר שקושרים בין התנהגות גרעינים מאוד מוזרים בתוך המעבדה לבין האירועים הקוסמיים האלימים שמייצרים את האלמנטים האלה ביקום.

מקור: אתרים מקוונים