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간과된 핵력이 물질을 안정시키는 데 도움이 된다는 연구 결과가 나왔습니다
큐슈 대학 에서 3개 핵자 힘은 스핀-궤도 분리를 강화하여 핵 껍질 사이의 에너지 갭을 더 크게 만들고 핵을 안정화합니다. 출처: Tokuro Fukui / Kyushu University
일본 규슈 대학의 연구자들은 원자핵 내의 3핵자 힘이라고 알려진 특수한 유형의 힘이 핵 안정성에 어떤 영향을 미치는지 밝혔습니다. Physics Letters B 에 게재된 이 연구는 특정 핵이 다른 핵보다 더 안정적인 이유에 대한 통찰력을 제공하며, 별 내부의 중원소 형성과 같은 천체물리학적 과정을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 모든 물질은 우주의 구성 요소인 원자로 이루어져 있습니다.
원자 질량의 대부분은 양성자와 중성자(집합적으로 핵자라고 함)를 포함하는 작은 핵 에 포장되어 있습니다. 이러한 핵자들이 어떻게 상호 작용하여 핵을 안정시키고 낮은 에너지 상태로 유지하는지 이해하는 것은 1세기 이상 핵물리학 의 핵심 문제였습니다 . 가장 강력한 핵력은 2 핵자 힘으로, 먼 거리에서는 두 핵자를 끌어당겨 함께 끌어당기고 가까운 거리에서는 밀어내 핵자들이 너무 가까워지는 것을 막습니다.
"과학자들은 2핵자 힘과 그것이 핵 안정성에 미치는 영향에 대해 잘 이해했습니다." 큐슈 대학 예술과학부 조교수이자 저자인 토쿠로 후쿠이가 말했습니다. "반면에 3개의 핵자가 동시에 상호 작용하는 3핵자 힘은 훨씬 더 복잡하고 잘 이해되지 않았습니다." 후쿠이는 핵력을 캐치볼 게임에 비유하여 설명합니다. 2핵자 힘에서 두 선수, 즉 핵자는 서로에게 공을 던져서 상호 작용합니다. 중간자라고 하는 아원자 입자인 공은 무게가 다양할 수 있으며, 가장 가벼운 중간자, 파이온이라고 하는 것이 핵자 간의 장거리 인력을 담당합니다. 3핵자 힘에서는 세 명의 선수, 즉 핵자가 있고, 공, 즉 중간자가 그들 사이로 지나갑니다.
공을 던지고 잡는 것과 동시에, 선수, 즉 핵자도 회전하고 핵 내부의 궤도에서 움직입니다. 핵력은 캐치볼 게임에 비유할 수 있습니다. 2핵자 힘의 경우, 두 선수 또는 핵자가 서로에게 공을 던져서 상호 작용합니다.
중간자라고 하는 아원자 입자인 공은 무게가 다를 수 있으며, 가장 가벼운 중간자, 파이온이라고 하는 것은 핵자 간의 장거리 인력을 담당합니다. 3핵자 힘의 경우, 세 명의 선수 또는 핵자가 있고, 공 또는 중간자가 그들 사이로 전달됩니다. 출처: Tokuro Fukui / Kyushu University
비록 3핵자 힘은 역사적으로 2핵자 힘과 비교했을 때 그다지 중요하지 않은 것으로 여겨졌지만, 최근의 많은 연구에서 그 중요성을 강조하고 있습니다. 이제 이 새로운 연구는 3핵자 힘이 핵 안정성을 어떻게 향상시키는지에 대한 메커니즘을 명확히 하고, 핵이 커짐에 따라 힘이 더 강해진다는 것을 보여줍니다. 후쿠이와 그의 동료들은 연구에서 고급 핵 이론과 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 세 개의 핵자 사이의 파이온 교환을 연구했습니다. 그들은 두 개의 파이온이 세 개의 핵자 사이에서 교환될 때 핵자는 어떻게 움직이고 회전하는지에 제약을 받으며, 가능한 조합은 네 가지에 불과하다는 것을 발견했습니다. 그들의 계산에 따르면 이러한 조합 중 하나인 "랭크-1 구성 요소"가 핵 안정성을 촉진하는 데 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다.
후쿠이는 스핀-궤도 분할이라고 알려진 프로세스를 강화함으로써 안정성이 증가한다고 설명합니다. 핵자가 같은 방향으로 회전하고 궤도를 돌 때, 이러한 핵자의 정렬은 에너지 감소로 이어집니다. 그러나 핵자가 반대 방향으로 회전하고 궤도를 돌 때, 이러한 핵자는 더 높은 에너지 상태에 존재합니다. 즉, 핵자는 서로 다른 에너지 껍질로 "분할"되어 핵에 안정적인 구조를 제공합니다.
"저희의 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션은 3개 핵자 힘이 정렬된 스핀과 궤도를 가진 핵자의 에너지 상태를 증가시키는 반면, 반대 스핀과 궤도를 가진 핵자는 더 많은 에너지를 얻는다는 것을 보여주었습니다. 이는 껍질 사이의 더 큰 에너지 갭을 초래하여 핵을 더욱 안정적으로 만듭니다." 후쿠이가 밝혔습니다.
중요한 점은 이 효과가 더 많은 핵자를 포함하는 더 무거운 핵에서 더 두드러진다는 것입니다. 조사된 가장 무거운 원소인 탄소-12(핵자가 12개)에서 3개의 핵자 힘으로 인해 에너지 갭이 2.5배 넓어졌습니다. "이 효과는 너무 커서 2핵자 힘의 영향과 거의 같은 가중치를 갖습니다.
우리는 탄소-12보다 무거운 원소의 경우 효과가 더 강할 것으로 예상하는데, 우리는 다음 단계의 일부로 이를 연구할 계획입니다."라고 후쿠이는 말합니다. 3핵자 힘은 별에서 가벼운 원소의 융합으로 무거운 원소가 형성되는 방식을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이 힘이 무거운 원자핵에서 더 강해짐에 따라, 핵 껍질 사이에 더 큰 에너지 갭을 만들어 안정성을 높입니다. 이러한 안정성은 핵이 더 무거운 원소를 형성하는 데 필수적인 추가 중성자를 포획하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다.
핵이 이미 껍질을 완전히 채우는 "마법의 수"의 양성자 또는 중성자를 포함하는 경우, 핵은 예외적으로 안정되어 핵융합 과정을 더욱 방해할 수 있습니다. "다른 핵 껍질 사이의 에너지 갭을 아는 것은 무거운 원소 의 형성을 예측하려는 과학자들에게 중요한 정보이며 , 3핵자 힘을 이해하지 않고는 달성할 수 없습니다. 마법의 수 핵의 경우 엄청난 양의 에너지를 제공하는 조건이 필요할 수 있습니다."라고 후쿠이는 말합니다.
마지막으로, 연구자들은 핵자 스핀에 대한 3핵자 힘의 또 다른 놀라운 효과를 발견했습니다. 2핵자 힘만으로 두 핵자의 스핀 상태를 개별적으로 측정할 수 있습니다. 그러나 3핵자 힘은 양자 얽힘을 생성하는데 , 이는 3개의 핵자 중 2개가 측정될 때까지 동시에 두 상태에 존재하는 스핀을 갖습니다. "핵자의 양자 얽힘은 전자와 마찬가지로 발생할 수 있지만, 핵자의 질량이 클수록 다른 과제가 발생합니다. 이러한 차이점은 양자 컴퓨팅과 같은 신흥 기술을 포함하여 미래 연구에 영향을 미칠 수 있습니다."라고 후쿠이는 결론지었습니다.
추가 정보: Tokuro Fukui et al, 스핀-궤도 분리를 구동하는 카이랄 3핵자 힘의 메커니즘을 밝혀내다, Physics Letters B (2024). DOI: 10.1016/j.physletb.2024.138839 저널 정보: Physics Letters B 규슈 대학 제공
https://phys.org/news/2025-01-overlooked-nuclear-stable-reveals.html
메모 2501300223 소스1. 분석중_[[]]
1.
간과된 핵력이 물질을 안정시키는 데 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다
[1]3개 핵자 힘은 스핀-궤도 분리를 강화하여 핵 껍질 사이의 에너지 갭을 더 크게 만들고 핵을 안정화한다. 원자핵 내의 3핵자 힘이라고 알려진 특수한 유형의 힘이 핵 안정성에 어떤 영향을 미치는지 밝혔다.
_[1]] 핵자를 mcell이라고 가정하면 3핵자의 힘은 oser를 포함할 수 있다. 다른 힘은 qcell을 매핑 시키는 힘이고 다른 하나는 보이드를 가진 sidems에 머문 캡이다.
물론 원자는 강력과 약력이 지배하는 곳이다. 제3의 핵력이 전자기력이나 미세중력의 유형일 수 있다.
1-1.
이 연구는 특정 핵이 다른 핵보다 더 안정적인 이유에 대한 통찰력을 제공하며, [1]별 내부의 중원소 형성]과 같은 천체물리학적 과정을 설명하는 데 도움이 될 수 있다. 모든 물질은 우주의 구성 요소인 원자로 이루어져 있다.
_[1-1]] 빅뱅사건은 수소 원소를 하나를 만들어내기 위해 발생된 qms.qvix.qcell 현상이라고 보여진다. 완성된 수소는 원자핵 주위에 전자 한개가 도는 원소이다. 궤도에는 두개의 전자가 들어가야 한다. 이는 보기.비유된다. 보기1. 사이드에는 두개의 01이 존재한다. 이것
보기1. 수소원자 양성자1:전자1
보기1.
01000000--vix.a.spin.1.양성자
00000100-
-------------------
00000001-vixx.a.spin.1. 전자
00010000
================
보기2. 헬륨 전자11.mode과 양성자2.mode
01010000-vix.a1+a7 전자. vix가 전자? (*)정의역?
00000002ㅡ02(1-1=0,1+1=2) 양성자 vixx.a3+a5
00010100
01000100
보기2-1. 수소의 동위원소들이 무수히 많을 수 있는 쿼크의 스프 00의 량이 보기2-1. qpeoms의 규모를 '무한대로 이룬다'는 뜻?(*)의 정의역? 어허.
sample qoms (standard)
0000000011=11은 전자들?, 00은 쿼크들?
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000=2,0: 원자핵내에 양성자와 중성자(*) 정의역?
0010000001
2.
원자 질량의 대부분은 양성자와 중성자(집합적으로 핵자라고 함)를 포함하는 작은 핵 에 포장되어 있다. 이러한 핵자들이 어떻게 상호 작용하여 핵을 안정시키고 낮은 에너지 상태로 유지하는지 이해하는 것은 1세기 이상 핵물리학 의 핵심 문제이였다 . 가장 강력한 [2]핵력은 2 핵자 힘으로, 먼 거리에서는 두 핵자를 끌어당겨 함께 끌어당기고 가까운 거리에서는 밀어내] 핵자들이 너무 가까워지는 것을 막는다.
_[2]] 핵력은 원자핵 내에 있는 양성자와 중성자와 같은 핵자 사이의 결합력이다. 강력(strong force)이라 고도 한다. 자기력은 자극 사이에 작용하는 힘이고...핵력 2은 1+1=2 결합하는 +을 상징적으로 2로 나타낸듯..
2-1.
"과학자들은 2핵자 힘과 그것이 핵 안정성에 미치는 영향에 대해 잘 이해했다. 반면에 3개의 핵자가 동시에 상호 작용하는 3핵자 힘은 훨씬 더 복잡하고 잘 이해되지 않았다. 핵력을 캐치볼 게임에 비유하여 설명한다. 2핵자 힘에서 두 선수, 즉 핵자는 서로에게 공을 던져서 상호 작용한다.
중간자라고 하는 [2-1]아원자 입자인 공]은 무게가 다양할 수 있으며, 가장 가벼운 중간자, 파이온이라고 하는 것이 핵자 간의 장거리 인력을 담당한다.
3핵자 힘에서는 세 명의 선수, 즉 핵자가 있고, 공, 즉 중간자가 그들 사이로 지나간다.
공을 던지고 잡는 것과 동시에, 선수, 즉 핵자도 회전하고 핵 내부의 궤도에서 움직인다. 핵력은 캐치볼 게임에 비유할 수 있다. 2핵자 힘의 경우, 두 선수 또는 핵자가 서로에게 공을 던져서 상호 작용한다.
중간자라고 하는 아원자 입자인 공은 무게가 다를 수 있으며, 가장 가벼운 중간자, 파이온이라고 하는 것은 핵자 간의 장거리 인력을 담당합니다. 3핵자 힘의 경우, 세 명의 선수 또는 핵자가 있고, 공 또는 중간자가 그들 사이로 전달된다.
3.
비록 3핵자 힘은 역사적으로 2핵자 힘과 비교했을 때 그다지 [3]중요하지 않은 것으로 여겨졌지만, 최근의 많은 연구에서 그 중요성]을 강조하고 있다. 이제 이 새로운 연구는 3핵자 힘이 핵 안정성을 어떻게 향상시키는지에 대한 메커니즘을 명확히 하고, 핵이 커짐에 따라 힘이 더 강해진다는 것을 보여준다.
_[3]] 보기1.2.에서 00은 그다지 중요해 보이지 않아 보이지만, 거품처럼 규모가 커질 경우에 핵의 안정성에 결정적인 역할을 하는 중간자 역할을 하는 입자처럼 보인다. 핵자 내부에서 교환자들의 경로를 제공한다.
3-1.
세 개의 핵자 사이의 파이온 교환을 연구했다. 그들은 [3-1]두 개의 파이온이 세 개]의 핵자 사이에서 교환될 때 핵자는 어떻게 움직이고 회전하는지에 제약을 받으며, 가능한 조합은 네 가지에 불과하다는 것을 발견했다. 그들의 계산에 따르면 이러한 조합 중 하나인 "랭크-1 구성 요소"가 핵 안정성을 촉진하는 데 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다.
보기3. 보기1.은 시작수가 1이고 끝수가 16일 때의 상수가 02030509일 것으로 두2 개의 파이온이 세3 개의 핵자 사이에서 교환될 때 6개에서 4개만 미세상수로 사용되는 것으로 보인다.
보기3
2000
0011
0101
0110
3-2.
스핀-궤도 분할이라고 알려진 프로세스를 강화함으로써 안정성이 증가한다고 설명한다. 핵자가 같은 방향으로 회전하고 궤도를 돌 때, 이러한 핵자의 정렬은 에너지 감소로 이어진다. 그러나 핵자가 반대 방향으로 회전하고 궤도를 돌 때, 이러한 핵자는 더 높은 에너지 상태에 존재한다. 즉, 핵자는 서로 다른 에너지 껍질로 "분할"되어 핵에 안정적인 구조를 제공한다.
ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ
4.
저희의 슈퍼컴퓨터 뮬레이션은 3개 핵자 힘이 정렬된 스핀과 궤도를 가진 핵자의 에너지 상태를 증가시키는 반면, 반대 스핀과 궤도를 가진 핵자는 더 많은 에너지를 얻는다는 것을 보여주었다. 이는 껍질 사이의 더 큰 에너지 갭을 초래하여 핵을 더욱 안정적으로 만든다.
중요한 점은 이 효과가 더 많은 핵자를 포함하는 더 무거운 핵에서 더 두드러진다는 것이다. 조사된 가장 무거운 원소인 탄소-12(핵자가 12개)에서 3개의 핵자 힘으로 인해 에너지 갭이 2.5배 넓어졌다. "이 효과는 너무 커서 2핵자 힘의 영향과 거의 같은 가중치를 갖는다.
우리는 탄소-12보다 무거운 원소의 경우 효과가 더 강할 것으로 예상하는데, 우리는 다음 단계의 일부로 이를 연구할 계획이다. 3핵자 힘은 별에서 가벼운 원소의 융합으로 무거운 원소가 형성되는 방식을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 이 힘이 무거운 원자핵에서 더 강해짐에 따라, 핵 껍질 사이에 더 큰 에너지 갭을 만들어 안정성을 높인다. 이러한 안정성은 핵이 더 무거운 원소를 형성하는 데 필수적인 추가 중성자를 포획하는 것을 더욱 어렵게 만든다.
4-1.
핵이 이미 껍질을 완전히 채우는 [4-1]마법의 수의 양성자 또는 중성자를 포함하는 경우, 핵은 예외적으로 안정되어 핵융합 과정을 더욱 방해할 수 있다. 다른 핵 껍질 사이의 에너지 갭을 아는 것은 무거운 원소 의 형성을 예측하려는 과학자들에게 중요한 정보이며 , 3핵자 힘을 이해하지 않고는 달성할 수 없다. 마법의 수 핵의 경우 엄청난 양의 에너지를 제공하는 조건이 필요할 수 있다.
_[4-1]] 3핵자 힘은 00 empty, ecell(*) 정의역은 중간자 공들이거나 빈공간의 핵껍질의 위상적 위치 경로일 수 있다.
_4-2.
마지막으로, 연구자들은 핵자 스핀에 대한 3핵자 힘의 또 다른 놀라운 효과를 발견했다. 2핵자 힘만으로 두 핵자의 스핀 상태를 개별적으로 측정할 수 있다. 그러나 3핵자 힘은 양자 얽힘을 생성하는데 , 이는 3개의 핵자 중 2개가 측정될 때까지 동시에 두 상태에 존재하는 스핀(vix,vixx)을 갖는다. 핵자의 양자 얽힘(qvix.qcell.sms.vix.ain.chiral.spin)은 전자와 마찬가지로 발생할 수 있지만, 핵자의 질량이 클수록 다른 과제가 발생한다. 이러한 차이점은 양자 컴퓨팅과 같은 신흥 기술을 포함하여 미래 연구에 영향을 미칠 수 있다.
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