Karena inti atom adalah yang pertama diusulkan pada tahun 1911fisikawan hanya menganggap itu bulat.
Tetapi apakah inti atom benar -benar bulat? Secara intuitif bentuk ini masuk akal dan fisikawan percaya itu dengan tepat menjelaskan pengukuran awal sifat nuklir. Tidak sampai bertahun -tahun kemudian bukti pertama dari gambaran yang lebih kompleks mulai muncul.
Pertama, mari kita jelajahi arsitektur atom. Dibentuk dari sekelompok proton dan neutron di tengah atom, inti 10.000 kali lebih kecil dari atom secara keseluruhan, “seperti lalat di katedral,” kata David Jenkinsseorang ahli fisika nuklir di University of York di Inggris meskipun mengandung mayoritas massa atom yang luar biasa, nukleus itu sendiri memiliki dampak yang sangat kecil pada sifat atom pada pandangan pertama. Kimia atom ditentukan oleh konfigurasi elektron, sementara karakteristik fisik apa pun muncul dari cara berinteraksi dengan atom lain.
Paraleling gagasan kerang elektron dalam fisika atom, pada tahun 1949 para ilmuwan mengusulkan Model shell nuklir: Proton dan neutron duduk dalam cangkang nuklir yang berbeda, dan input energi tambahan dapat menggairahkan partikel -partikel ini untuk melompat ke atas dan ke bawah antara tingkat energi tetap.
“Tetapi kemudian, menjadi jelas bahwa sebagian besar perilaku dalam nuklei digambarkan oleh apa yang Anda sebut perilaku kolektif – itu bertindak sebagai salah satu objek yang koheren,” kata Jenkins kepada Live Science. Hasilnya adalah bahwa nukleus secara keseluruhan kemudian dapat memanifestasikan dua jenis sifat: ia dapat berputar, atau dapat bergetar.
Terkait: Di mana elektron mendapatkan energi untuk berputar di sekitar nukleus atom?
Metode spektroskopi dapat mendeteksi rotasi ini di sebagian besar molekul, mengukur sidik jari dengan tingkat energi rotasi yang berbeda. Tetapi benda -benda bulat terlihat sama dengan arah mana pun mereka berpaling, begitu sistem simetris – seperti atom – Jangan menghasilkan spektrum.
“Satu -satunya cara Anda dapat melihat bukti rotasi dalam nukleus adalah jika nukleus dideformasi,” Jenkins menjelaskan. “Dan orang -orang melihat nukleus memiliki pola eksitasi yang dikenal sebagai pita rotasi, sehingga menunjuk ke nukleus yang dideformasi.”
Sejak penemuan yang menakjubkan ini pada tahun 1950 -an, percobaan yang ditargetkan telah mengungkapkan rakit bentuk nuklir, dari pir Untuk M&M – dan putaran adalah pengecualian dan bukan aturannya. Sekitar 90% dari inti berbentuk seperti sepak bola Amerika-secara teknis disebut “prolate cacat”-dalam keadaan energi terendah mereka, dengan secara mengejutkan sedikit mengambil yang berlawanan dengan sphere, bentuk seperti m & m, yang disebut oblate cacat.
“Kami tidak tahu mengapa bentuk prolate ini tampaknya lebih menguntungkan daripada bentuk oblate,” kata Jenkins. “Beberapa nukleus juga memiliki banyak bentuk sehingga mereka dapat memamerkan satu dalam keadaan dasar, dan kemudian Anda memasukkan energi ke dalamnya dan mereka berubah bentuk menjadi bentuk lain.”
Nukleus berbentuk pir yang lebih eksotis terbatas pada area tertentu dari grafik nuklir, terutama di sekitar radium, sementara inti bulat umumnya terbatas pada atom dengan angka “sihir” (atau cangkang penuh) dari partikel nuklir. Tapi apa yang menyebabkan deformasi?
“Rasanya intuitif bahwa bentuk dasar dari suatu objek yang tidak bersemangat atau goyah atau diregangkan harus bulat,” kata Paul Stevensonseorang ahli fisika nuklir di University of Surrey di Inggris “tetapi sebenarnya, dalam kasus nuklei, mengejutkan bahwa salah satu dari mereka bulat karena mereka mematuhi hukum mekanika kuantum.”
Itu Persamaan Schrödinger – Salah satu prinsip paling mendasar di mekanika kuantum – Secara matematis memprediksi bagaimana fungsi gelombang objek akan berubah dari waktu ke waktu, pada dasarnya menyediakan sarana untuk memperkirakan kemungkinan gerakan dan posisi objek itu. Oleh karena itu, memecahkan ini untuk inti atom memberikan awan probabilitas untuk semua tempat yang mungkin, yang, diambil bersama -sama, memberikan bentuk nuklir.
“Solusi dasar persamaan Schrödinger tidak terlihat bulat – Anda mendapatkan bentuk -bentuk ini seperti itu dalam lingkaran, tetapi kemudian mereka mulai melambai,” Stevenson menjelaskan. “Jadi karena solusi fungsi gelombang kuantum ini memiliki asimetri sendiri, itu membuat partikel dalam nukleus lebih mungkin menunjuk ke satu arah.”
Untuk nukleus bola yang langka, keraguan ini kebetulan membatalkan. Tetapi para ilmuwan belum mengerti alasannya – atau jika ada – mengapa beberapa bentuk cacat ini jauh lebih umum daripada yang lain.
“Ini membatalkan warisan,” kata Jenkins. “Ini adalah pembalikan total dari bagaimana orang awalnya merasakan inti, dan masih ada banyak pertanyaan terbuka.”
