Bir araştırmacı ekibi, egzotik çekirdeklerin oluşumuna yeni bakış açıları sunan, Langevin denklemine* dayanan yeni bir model sundu. Bu gelişme, bilim ve tıptaki çeşitli uygulamalar için değerli olan nadir izotopların üretilme yeteneğini geliştirebilir.
Model, ağır iyon çarpışmalarında çok çekirdekli transfer (MNT) süreçlerini incelemek için geliştirildi ve uygulandı. Nükleer reaksiyonların sonucunu tahmin etmek için önemli olan, ağır iyon çarpışmaları sırasındaki enerji dağılımının daha doğru anlaşılmasını sağlar.
Bir argon çekirdeğinin (40 Ar) bir toryum çekirdeği (232 Th) 40 Ar + 232 Th ile çarpışması, bir ksenon çekirdeğinin (136 Xe) bir uranyum çekirdeği (238 U) 136 Xe ile çarpışması gibi nükleer reaksiyonların simülasyonu + 238 U ve bir ksenon çekirdeğinin (136 Xe) bizmut çekirdeği (209 Bi) 136 Xe + 209 Bi ile çarpışması, modelin kesit ve açısal dağılım tahminlerinin deneysel sonuçlarla iyi bir uyum içinde olduğunu gösterdi. Bu reaksiyonların her birinde çekirdekler çarpışır ve parçacık alışverişinde bulunur, bu da yeni çekirdeklerin oluşmasına neden olur.
Özellikle egzotik çekirdeklerin üretiminde yer alan nükleer reaksiyonların modellenmesi zorludur: Parçalanma ve füzyon-buharlaşma gibi geleneksel yöntemlerin, özellikle yeni transuranyum ve süper ağır elementlerin sentezinde sınırlamaları vardır.
Yeni model, süreci basitleştirerek, ayarlanabilir parametre sayısını azaltarak ve temel fiziksel süreçlere odaklanarak bu sorunları çözmektedir. Enerjinin dağılımını ve saçılma açısını başarılı bir şekilde modelleyerek, derin derecede elastik olmayan ve yarı fisyon süreçlerine dair fikir verir.
Bu modelin sağladığı MNT reaksiyon tahminlerinin artan doğruluğu, diğer yöntemler kullanılarak elde edilmesi zor olan izotopların üretimini kolaylaştırabilir. Bu izotoplar bilimsel araştırma ve teşhis ve tedavi gibi tıbbi uygulamalar için değerlidir. Çalışma lideri Profesör Feng-Shou Zhang, “Amaç, modeli kapsamlı ancak deneysel kullanım için pratik tutmaktır” dedi.
Bu gelişme, nükleer fizikte ileriye doğru atılmış bir adımı temsil ediyor ve modelin daha da iyileştirilmesi, gelecekteki araştırmalara rehberlik etme ve nadir izotop üretim süreçlerini iyileştirme konusundaki kullanışlılığını artırabilir.
Araştırma Nükleer Bilim ve Teknikler dergisinde yayınlandı ve Pekin Normal Üniversitesi, Pekin Bilim ve Teknoloji Akademisi ve Lanzhou’daki Ulusal Ağır İyon Hızlandırıcı Laboratuvarı ile işbirliği içinde yürütüldü.
*Langevin denklemi, parçacıklar ile çevre arasında etkileşimlerin meydana geldiği fiziksel sistemlerde parçacıkların davranışını tanımlayan matematiksel bir denklemdir. Bu denklem termodinamik, kinetik ve istatistiksel mekanik dahil olmak üzere fiziğin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.