MIT liderliğindeki bir ekip, protonların ve nötronların birkaç atom çekirdeği türünün içindeki davranışlarını simüle etti ve bunu yaparken dünyanın en kuvvetli süper bilgisayarlarından bazılarını kullandı. Ekip çok çeşitli nükleer etkileşim modellerini araştırdı ve şaşırtıcı bir şekilde, bir gazdaki atomların nasıl davrandığını tanımlayan formüllerin, atom çekirdeğinde birbirine yakın mesafede bulunan proton ve nötronların nasıl etkileşim kurduğunu öngörmek için de genelleştirilebileceğini keşfetti.
Nükleonlar birbirlerine 1 femtometreden daha yakın olduğunda, araştırmacılar bir başka sürprizle karşılaştılar ve parçacıkların helyum gibi küçük bir çekirdekte ya da kalsiyum gibi daha kalabalık bir çekirdekte bulunması önemli olmaksızın, genel olarak aynı şekilde bir araya geldiklerini buldular.
Nature Physics’de yayınlanan çalışmanın araştırmacıları, bu kısa mesafe ikililerinin ortamlarını umursamadığını ve ortam kalabalık da olsa olmasa da bir araya geldiklerini söylüyorlar.
Araştırmacılar kısa mesafedeki nükleonlar arasında, uzun mesafedekilerden tamamen farklı davranış kalıpları ortaya çıkıp çıkmayacağını görmek için, parçacıkları küçük, yoğun, nükleer bir ortamda simüle etme çalışmasına başladılar.
Çalışmada İki Süper Bilgisayar Kullanıldı
Ekip parçacık etkileşimlerini birkaç hafif atom çekirdeği içinde simüle etti ve her türdeki atom çekirdeği için bir rastgele örnekleme algoritması kullandı. Araştırmacılar bu hesaplamaları birçok kez tekrarladılar ve herhangi bir tür denge ya da kalıbın ortaya çıkıp çıkmadığını görmek için, her bir parçacık arasındaki olası tüm fizikleri simüle ederek her çekirdek türü için binlerce görüntü ürettiler. Bu kadar çok hesaplamayı yapmak ve işlemek normalde milyonlarca saat alacağından, ekip Los Alamos ve Argonne Ulusal Laboratuvarındaki dünyanın en kuvvetlilerinden bazıları olan süper bilgisayarları kullandı.
Sonuçta, araştırmacılar uzun mesafedeki nükleonların dağılımının bir tür çekirdekten diğerine geniş ölçüde çeşitlilik gösterdiğini buldular. Ama birbirinden 1 femtometreden daha kısa mesafede olan nükleonların dağılımı tüm çekirdek türlerinde tamamen aynı göründü; nükleonlar ultra hafif bir helyum çekirdeğinde de olsa, daha yoğun olan bir karbon çekirdeğinde de olsa. Diğer bir deyişle, kısa mesafedeki nükleonlar daha büyük ölçekli ortamlarından bağımsız olarak hareket ettiler.
Araştırmacılar bu bulguyla, nötrinonun doğasını test edebileceklerini ve nötron yıldızlarının soğuma hızlarını hesaplayabileceklerini söylüyorlar.
Orijinal makale: MIT News
