Megújuló fizika, atommag alapú periódusos rendszer, új betekintés az anyag természetébe

2020 / 06 / 05 / Justin Viktor
Megújuló fizika, atommag alapú periódusos rendszer, új betekintés az anyag természetébe
A tudomány egyik szépsége éppen az - és ez állandó örömforrás mindenkinek, aki kitartóan foglalkozik vele - hogy folyamatosan fejlődik, mindig új utakat keres, akkor is, ha úgy tűnik, hogy az adott terület már alaposan "fel van fedezve". Mert még a fundamentális tudásunkban is bármikor érkezhet merészen új és izgalmas felfedezés, ez esetben Wigner Jenő, híres magyar fizikus munkássága nyomán.

Mellőzött nukleonok

A Kyoto Egyetem fizikusai új, atommag-alapú periódusos rendszert (Nuclear Periodic Table of Elements) hoztak létre, amelyben az ismert elemek az atommagban található protonok száma szerint vannak elrendezve, az elem elektronjainak száma helyett. A táblázatnak a Nucletouch táblázat (kb. Magérintés) nevet adták.


A protonok különböző stabil “mágikus számokkal” rendelkeznek: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 és így tovább. Ha az atomi pályákat protonokkal töltik meg, akkor stabil atommagokat képeznek, hasonlóan a nemesgáz elemekhez. (Kép: Kiotói Egyetem, Yoshiteru Maeno, Kouichi Hagino)

Az Nucletouch táblázat azt jelzi, hogy a “mágikus számok” közelében elhelyezkedő atommagok egy vagy két további nukleonnal vagy nukleon lyukkal atommag-héj záródás állapotába kerülnek, míg a mágikus számoktól távol eső magokat mag-deformáció jellemzi.

A hagyományos periódusos rendszertől eltérően, amely az atomon belül található elektronok viselkedésén alapszik, ez az új táblázat a magban található protonszámon nyugszik.

Héjmodell

A héjmodell egyike a legkorábbi atommag-modelleknek. A nukleonok – ugyanúgy, mint az elektronokfermionok, ezért érvényes rájuk a Pauli-féle kizárási elv. A modell szerint a nukleonok is – az atom elektronjaihoz hasonlóan energiaszintekre csoportosulnak.

A modellen elsősorban Wigner Jenő, Maria Goeppert-Mayer és Johannes Hans Daniel Jensen dolgoztak, akik 1963-ban meg is kapták érte a fizikai Nobel-díjat.

Yoshiteru Maeno, a Nucletouch táblázat egyik fejlesztője elmondta:  „Az elemek periodikus táblázata a tudomány egyik legjelentősebb eredménye, és ismert formájában az atomok elektronpályáinak héjszerkezetén alapul.

Az atomok azonban kétféle töltött részecskéből állnak, amelyek meghatározzák az egyes elemeket, a mag körül keringő elektronokból és a magban lévő protonokból.

A dolog ma alapvetően az atomokban található  elektronokról szól. Az atomok akkor tekinthetők stabilnak, ha az elektronok keringése kitölti a mag körüli elektronpályákat (olyan atommagok, amelyeknél radioaktivitást nem tapasztaltak, kb. 271 ilyen atommagot ismerünk, pl. 12C, 14N, 16O). 


Nukleáris periódusos rendszer a mágikus proton számok alapján. A jobb szélső oszlop a mágikus és félmágikus protonszámokkal rendelkező elemeket mutatja. A kerek sarokdobozokban feltüntetett elemek azok, amelyek magjai alapállapotban deformálódnak. A fekete szimbólummal rendelkező elemeknek stabil atommagjai vannak, míg a fehér szimbólumokkal rendelkező elemek atomjaiban, az összes izotóp instabil. Annak ellenére, hogy Bi és Th instabilok, nem vonjuk be őket az instabil elemekbe, mivel ezek bomlásának felezési ideje a világegyetem korával összevethető, vagy annál hosszabb. Hasonlóképpen, az U instabil elemeit sem vonjuk be, mivel a felezési ideje hasonló a föld korához. (Kép: K. Hagino & Y. Maeno)

Az úgynevezett nemesgázok, olyan közömbös elemek, mint a hélium, neon és argon, ritkán reagálnak más elemekkel. Legstabilabb elektronszámuk 2, 10, 18, 36 és így tovább. Ezeket a számokat atomi mágikus számoknak nevezzük, és ami fontos, ugyanez az elv alkalmazható a protonokra is."

A protonok különböző stabil mágikus számmal rendelkeznek: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 és így tovább. Ezek között vannak olyan ismerős elemek is, mint a hélium, az oxigén és a kalcium.

A Nucletouch táblázat ezeket a „varázsmagokat” helyezi a középpontba, új perspektívát biztosítva az elemek számára.


Az előző ábrához hasonló periódusos rendszer, de olyan változat, amelyben az elemek szimmetrikusan vannak elrendezve a héjzárások körül. (Kép: K. Hagino & Y. Maeno)

Kouichi Hagino beszámolójában:  „Hasonlóan az elektronokhoz, ha az atommagban található pályák protonokkal vannak kitöltve, stabil atommagokat alkotnak, hasonlóan a nemesgáz elemekhez. Nucletouch periódusos rendszerünkben azt is látjuk, hogy a magok általában gömb alakúak a mágikus számok közelében, de deformálódnak, amikor elmozdulnak tőlük.” 


Atommag-periódusos rendszer, amelyben az atommagban található pályákat különböző színek mutatják. A héjakon belüli pályák rendezése a neutronok számától függhet. Ezenkívül a nyílt héjú magok esetében a párosítási korrelációs és deformációs hatások zavarhatják a gömbös pályák egyszerű kitöltésének értelmezését. (Kép: K. Hagino & Y. Maeno)

A tudósok azért készítették a táblázatot, hogy kiemeljék a természet törvényeinek bemutatására szolgáló alternatív módszereket, és remélik, hogy a rajongók és a tudósok egyaránt találnak benne valamit, amit élvezhetnek, és tanulhatnak belőle.

(Forrás: Springer Képek: K. Hagino & Y. Maeno, NASA)


Bárki is lesz az amerikai elnök, a Google és a Facebook nem fognak túl jól járni
Bárki is lesz az amerikai elnök, a Google és a Facebook nem fognak túl jól járni
Donald Trump alelnök-jelöltje, J. D. Vance, és a legvalószínűbb demokrata elnökjelölt, Kamala Harris sem lenne könnyű ellenfél a Szilícium-völgy nagyvállalatainak.
Átírhatja az élet keletkezését az óceán mélyén talált sötét oxigén
Átírhatja az élet keletkezését az óceán mélyén talált sötét oxigén
A bolygón a jelenleg ismert élethez szükséges az oxigén, ami biológiai úton keletkezett fény segítségével fotoszintézissel. Vagy mégsem? Egy mostani, döbbenetes felfedezés szerint az oxigén előállításához sem fényre, sem biológiai folyamatokra nincs feltétlen szükség. Az óceán mélye olyan titkát fedte fel, ami mindent megkérdőjelez.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.