سیلیکون جدید

فیزیك دانان انگلیسی و آمریكایی سیلیكون تازه‌ای خلق كردند كه شمار پروتون‌های هسته آن "عدد جادویی" تازه‌ای در میان اعداد اتمی به شمار می‌آید.هسته‌های اتمهای مختلف فقط در صورتی پایدار باقی می‌مانند كه شمار ریز-ذره‌هایی كه در درون آنها جای دارند، یعنی شمار پروتون‌ها و نوترون‌های آنها، برابر اعداد معینی باشد. این اعداد كه به عددهای جادویی شهرت دارند نشان‌دهنده این نكته است كه در درون هسته هیچ ریز-ذره آزادی موجود نیست كه در ترازهای انرژی خاص خود به تنهایی سرگرم گردش باشد و همه ریزذره‌ها در ارتباط با یكدیگر سطوح انرژی درون هسته را پر كرده‌اند. فیزیك‌دانان از مدتها پیش به شماری از این اعداد جادویی دست یافته بودند. این اعداد عبارتند از ‪ ۲ ،۸ ،۲۰ ،۲۸ ،۵۰ ،۸۲‬و ‪ . ۱۲۸‬برخی از عناصر موجود در طبیعت یا عناصر مصنوعی این خاصیت را دارند كه هسته آنها با این اعداد جادویی مطابق است.یعنی شمار پروتون‌ها یا نوترون‌های آنها مساوی با یكی از این اعداد است. این گونه عناصر در مقایسه با عناصر دیگر از پایداری بیشتری برخوردارند. در برخی از عناصر هم شمار پروتون‌ها و هم شمار نوترون‌ها مساوی با اعداد جادویی است و این گونه عناصر از پایداری مضاعف و دوگانه برخوردارند.با این حال فیزیك دانان به این نكته نیز توجه داشته‌اند كه سلسله اعداد جادویی كه تاكنون كشف شده‌اند كامل نیست و اعداد جادویی دیگری نیز موجودند كه می‌توان آنها را به این سلسله اضافه كرد.در این هفته یك گروه مشترك از فیزیك‌دانان انگلیسی و آمریكایی در مقاله‌ای كه در نشریه علمی "نیچر" به چاپ رسید گزارش دادند موفق به تولید یك سیلیكون رادیو اكتیو شده‌اند كه هسته آن به طور مضاعف پایدار است و در عین حال شمار پروتون‌های آن یك عدد جادویی تازه را ارایه می‌دهد.این پروتون رادیواكتیو كه پروتون ‪ ۴۲‬نام دارد ‪ ۲۸‬نوترون و ‪ ۱۴‬پروتون دارد. به این ترتیب عدد ‪ ۱۴‬عدد جادویی تازه‌ای است كه به سلسله اعداد جادویی اضافه شده است .به گفته "جف تاستوین" فیزیك دان هسته‌ای از دانشگاه ساری كه یكی از اعضای تیم مشترك انگلیسی- آمریكایی است بین ترازهای انرژی ‪ ۸‬و ‪ ۲۰‬برخی زیرترازها وجود دارند كه به علت نزدیكی بیش از حد به یكدیگر معمولا به عنوان تراز مستقل به حساب آورده نمی‌شوند و بنابراین انتظار نمی‌رود در میان آنها به یك عدد جادویی دست یافته شود. به این اعتبار سیلیكون معمولی كه ‪ ۱۴‬پروتون و ‪ ۱۴ ‬نوترون دارد عنصری دارای اعداد جادویی تلقی نمی‌شود. اما هسته عناصر می‌توانند شمار بیشتری از ریز-ذرات اتمی را در خود جای دهند و این امر موجب می‌شود در موقعیت نسبی ترازهای انرژی درون هسته تغییر ایجاد شود.تاستوین به اتفاق "پل كاتل" از دانشگاه فلوریدا و شمار دیگری از فیزیك دانان به بررسی این فرضیه پرداختند كه اگر تعداد بیشتری نوترون به سیلیكون معمولی اضافه شود، این امر موجب تغییر در ترازهای انرژی داخل هسته این عنصر شده و باعث می‌شود عدد ‪ ۱۴ ‬به یك عدد جادویی تبدیل شود. این محققان به منظور آزمودن فرضیه خود یك پرتو با انرژی بالا از جنس گوگرد ‪ ۴۴‬را به عنصر برلیوم تاباندند و به این ترتیب اتمهای گوگرد را وادار كردند تا دو پروتون خود را در اثر برخورد از دست بدهد و به سیلیكون ‪ ۴۲‬تبدیل شود.این گروه آنگاه نتایج حاصل از آزمایش را با نتایج محاسباتی مقایسه كردند كه با استفاده از نظریه مكانیك كوانتومی تنظیم شده بود. میان نتایج آزمایشی و این الگوی نظری انطباق كامل مشاهده شد.اهمیت تحقیق تازه در این نكته نهفته است كه با استفاده از آن می‌توان واكنشهای هسته‌ای را كه در ستاره‌های غول پیكر و ابرنواخترها در هنگام انفجار اتفاق می‌افتد مورد بررسی قرار داد.در هنگام انفجار این اجرام بسیار بزرگ مقادیر زیادی نوترون آزاد می‌شود كه در برخورد با اتم‌ها، عناصری نظیر سیلیكون ‪ ۴۲‬تولید می‌كنند كه از عمر كوتاهی برخوردارند.به اعتقاد فیزیك‌دانان درك نحوه عمل این هسته‌های پر از نوترون می‌تواند به شناخت بهتری از چگونگی تطور و شكل‌گیری كیهان منجر شود.

منبع: ایرنا