ما هو عدد النّيوترونات الّتي يُمكن استيعابها في النّواة؟

قد يبدو العنوان مزحةً تخصّ الفيزيائيين، بعدما تعلّمنا في مدارسنا الثّانوية أنّ النّواة؛ أو كما يدعوها العماء: النّواة الذّرية، تتألّف من النّيوترونات ذات الشّحنة المُعتدلة  والبروتوناتِ ذات الشّحنة الموجبة؛ والّلذان يختلفُ عددهما من عنصرٍ كيميائيٍّ لآخر، وأنّ القوّة الخفيّة الّتي تُمسك مكوّنات النّواة معًا وتحفظُها من الفناءِ والانفجارِ هي القوّة النّوويّة، وتُصنّف ضمن قوى الطّبيعة الرّئيسة، وتوصفُ بأنّها "شديدة"، خلافًا للقوّة النّوويّة "الضّعيفة".

كما علِمنا لفترةٍ طويلةٍ من الزّمن أنّ الزّيادة في عدد مكوّنات النّواة بعد حدٍّ معيّنٍ سيتغلّب على تلك القوّة، ويدفع النّواة إلى التّفكّك؛ ولذلك لم يستطع أحدٌ أن يحصل على نواةٍ ثقيلةٍ جدًّا للعنصر نفسه. لكنّ هذه الحقيقةَ لم تعد ثابتةً بعد الآن، فقد تمكّن فريقٌ من العلماء من تسريع عدّة حُزَمٍ من أيوناتٍ مختلفةٍ نحو عيّنة من مادّة أخرى، وعند اصطدامهما رصد العلماء - باستخدام أجهزة قياسٍ دقيقة للغاية - نوىً جديدةً أثقلُ بكثيرٍ ممّا كنّا نظنّ، لكن تتميّز تلك النّوى بعمرٍ قصيرٍ جدًّا لكنّه يسمح بدراستها. لنكون أكثرَ دقّةً في كلامنا يجب أن نعرف ماهي النظائر.

نظائرُ عنصرٍ ما هي نواةُ العنصرِ المدروسِ نفسها لكنّها أثقلُ؛ أي تحتوي على عددٍ أكبر من النّيوترونات لأن عدد بروتوناتها يساوي عدد بروتونات العنصر الأصل.

على سبيل المثال؛ الكالسيوم: عنصرٌ يمتلك 20 بروتون و 20 نيوترون في حالته الطّبيعية، أصبح لديه في الآونة الأخيرة نظيرٌ صاحبُ الرّقم القياسيّ لأثقلِ نواةٍ بين نُظراء الكالسيوم، بعد أن حُمّل بـ 8 نيوترونات إضافيّة (الكالسيوم-48). أمّا باستخدام المسرّعات فقد حصلنا على نظيرٍ جديدٍ حطّم الرّقم القياسيّ السّابق (كالسيوم-60)؛ فهو يحوي داخل نواتَه على 40 نيوترونًا، لكنّه غير مستقرٍّ وعمره قصيرٌ لا يتعدّى عشرات الأجزاء من ألف جزءٍ من الثّانية، في حين أنّ الكالسيوم-40 المعروف مستقرٌّ جدًّا وقد يبقى إلى الأبد.

تكمن أهميّة التّجربة ورصدها لجسيمٍ لا يتجاوز عمُرُه أجزاءً صغيرةً جدًّا من الثّواني في مساعدتنا على فهم آليّة  تكوينِ العناصرِ في النّجوم؛ وخاصّةً النّجوم النّيوترونية، والعاملُ المُتحكّمُ في الاضمحلال الإشعاعيّ.

لم يقتصرِ الأمرُ على الكالسيوم، بل تعدّاه لإنتاجِ نظير الكبريت-49  ونظير الكلور-52، أما مستقبلًا فيأمُل فريقُ العلماءِ أن يحصلوا على الكالسيوم-70؛ الّذي يُعدّ مرّشحًا قويًّا ليفوز به الفريق.

المصادر:

هنا

هنا