اكتشاف “نتوء نووي” غامض يتحدى النماذج الفيزيائية الحالية ويعيد صياغة فهمنا لتكوين العناصر الثقيلة

في اكتشاف علمي مذهل، تمكن باحثون من جامعة يوفاسكولا في فنلندا من رصد "نتوء" غير متوقع في طاقات الارتباط النووي لنظائر اللانثانوم، وهو ما يمثل تحديًا حقيقيًا للنماذج الفيزيائية الحالية التي تفسر بنية النواة الذرية. هذا الاكتشاف يثير تساؤلات جوهرية حول فهمنا للعمليات النووية وقد يؤدي إلى تغييرات كبيرة في النماذج الفيزيائية المتعلقة بتكوين العناصر الثقيلة في الكون.

جاء هذا الاكتشاف بعد قياسات دقيقة لكتل النظائر الغنية بالنيوترونات من عنصر اللانثانوم، باستخدام تقنيات متقدمة دفعت حدود قياس الكتل النووية إلى مستويات غير مسبوقة. وقد استخدم الباحثون جهاز "مصيدة بنينغ JYFLTRAP"، وهو أداة متطورة مكّنتهم من تحديد الكتل الذرية لستة نظائر من اللانثانوم بدقة فائقة.

وأظهر التحليل أن النتوء النووي المكتشف يظهر عند تغيير عدد النيوترونات من 92 إلى 93، ما قد يشير إلى تحول مفاجئ في البنية النووية لهذه النظائر، وهو أمر غير متوقع ولا يمكن تفسيره عبر النماذج النووية الحالية.

يمثل هذا الاكتشاف تطورًا مهمًا في علم الفيزياء النووية، حيث إن فهم طاقات الارتباط النووي أمر أساسي لحساب معدلات التقاط النيوترونات، وهي عملية ضرورية لفهم كيفية تكوّن العناصر الثقيلة مثل الذهب والبلاتين خلال عمليات الاندماج الكوني العنيفة، مثل اندماج النجوم النيوترونية.

وتلعب عملية التقاط النيوترونات السريعة، المعروفة بـ "عملية r"، دورًا محوريًا في إنتاج العناصر الثقيلة في الكون. وتُظهر البيانات الجديدة أن النماذج الحالية لهذه العملية قد تكون غير دقيقة، مما يتطلب إعادة النظر في المعادلات التي تحكم تكوين العناصر الثقيلة.

يرى العلماء أن هذا النتوء النووي غير المتوقع يشير إلى وجود فجوة في فهمنا الحالي للبنية النووية. فمع أن النماذج التقليدية كانت تُستخدم لحساب طاقات الارتباط النووي، فإنها فشلت في توقع هذه الظاهرة. وبذلك، فإن الحاجة إلى تطوير نماذج جديدة أصبحت أكثر إلحاحًا، لا سيما في مجال الفيزياء الفلكية، حيث تلعب هذه الحسابات دورًا رئيسيًا في تفسير تكوين العناصر الثقيلة في الكون.

يقول الباحث آرتور جيريس، أحد القائمين على الدراسة: "بعد تحليل بيانات الكتلة وحساب طاقات الفصل الثنائية للنيوترونات، فوجئت بظهور هذه الظاهرة. لم يتمكن أي من النماذج النووية الحالية من تفسيرها. هناك بعض المؤشرات التي تفيد بأن الأمر قد يكون مرتبطًا بتغيير مفاجئ في البنية النووية لهذه النظائر، لكننا بحاجة إلى المزيد من الدراسات باستخدام تقنيات مكملة مثل التحليل الطيفي الليزري أو الطيف النووي."

يسعى الباحثون الآن إلى إجراء مزيد من الدراسات باستخدام تقنيات أكثر تطورًا مثل التحليل الطيفي الليزري وطرق الرنين النووي، مما سيساعد في تحديد الأسباب الحقيقية لظهور هذا النتوء النووي الغامض. كما يأمل العلماء في تطوير نماذج أكثر دقة تستطيع تفسير الظاهرة وتقديم رؤى جديدة حول دور النظائر الغنية بالنيوترونات في العمليات الفلكية المتطرفة.

وبفضل هذه الدراسات المتواصلة، قد نكون على وشك الكشف عن تفاصيل جديدة حول كيفية تشكُّل العناصر الثقيلة في الكون، مما قد يسهم في فهمنا لأصول المادة والعناصر التي تشكل الكواكب والنجوم وحتى الحياة نفسها.