โครงสร้างที่เรียกว่า skyrmions อาจเอาชนะอุปสรรคในการ สล็อตเว็บตรง แตกง่าย คำนวณฟิสิกส์นิวเคลียร์โครงสร้างแบบปมที่เรียกว่า skyrmions อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์แก้การทำงานภายในของนิวเคลียสของอะตอมได้
skyrmion เป็นสิ่งรบกวนเล็กน้อยในสาร ซึ่งเป็นรูปแบบการหมุนวนที่ยากต่อการเลิกทำ เช่นเดียวกับปม ในปี 1960 Tony Skyrme นักฟิสิกส์นิวเคลียร์เสนอว่าโครงสร้างเหล่านี้ – ตั้งแต่ตั้งชื่อตามเขา – สามารถเป็นตัวแทนของโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสในการคำนวณทางทฤษฎี แต่ถึงแม้จะมีคำสัญญาเบื้องต้น แต่แนวคิดก็กลับกลายเป็นอุปสรรค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคำนวณ skyrmion ทำให้เกิดนิวเคลียสผิดรูป
แต่ตอนนี้นักวิจัยได้ปรับปรุงการคำนวณว่าโปรตอนและนิวตรอนควรรวมกลุ่มกันอย่างไรในภาพสกายร์เมียน ผลลัพธ์เหล่านั้นเห็นด้วยกับความคาดหวังจากข้อมูลการทดลอง ทีมงานรายงานในการศึกษาในสื่อที่Physical Review Letters
นี่คือวิธีการทำงานของแนวคิด:
ภายในนิวเคลียส อนุภาคที่เรียกว่าไพออนจะแกว่งไปมาตลอดเวลา ซึ่งช่วยให้นิวเคลียสอยู่รวมกัน เช่นเดียวกับที่อิเล็กตรอนมีสนามไฟฟ้าที่สามารถกระแทกอนุภาคอื่นๆ พีออนเหล่านั้นก็สัมพันธ์กับสนามด้วยเช่นกัน ในภาพต้นฉบับของ Skyrme โปรตอนและนิวตรอนสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการบิดตัวในทุ่งไพออน หรือ skyrmions ซึ่งคล้ายกับปมที่มัดด้วยเชือก
ในความเป็นจริง โปรตอนและนิวตรอนประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่าอะตอมที่เรียกว่าควาร์กและกลูออน และทฤษฎีพื้นฐานที่อธิบายว่าอนุภาคเหล่านั้นมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ซึ่งเรียกว่าควอนตัมโครโมไดนามิกส์นั้นซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ Skyrmions สามารถลดความซับซ้อนในการคำนวณ — หากเทคนิคให้คำตอบที่ถูกต้องเท่านั้น
ตอนนี้ นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเดอแรมในอังกฤษได้แก้ปัญหาบางอย่างของสกายเมียน ในการศึกษานิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดเท่ากับคาร์บอน -12
การคำนวณ Skyrmion มักจะละเลยอนุภาคที่หนักกว่าที่เรียกว่า rho mesons ซึ่งมีความสำคัญต่อการรักษานิวเคลียสให้สมบูรณ์ นักฟิสิกส์คณิตศาสตร์และผู้เขียนร่วมการศึกษา Paul Sutcliffe กล่าวว่าการรวมอนุภาคเหล่านั้นในการคำนวณจะเปลี่ยนวิธีการผูก “ปม” ของ skyrmion ในสนามและรูปร่างของนิวเคลียสที่ได้ ราวกับว่าผูกปมเป็น “เชือกที่น่าเบื่อเมื่อก่อน และตอนนี้มันเป็น ผลลัพธ์ที่ได้คือ “ตอนนี้คุณได้รูปทรงที่ถูกต้องแล้ว” เขากล่าว
แนวคิดของ skyrmions ติดอยู่ในด้านอื่นเช่นกัน skyrmion ที่เกี่ยวข้องจะแสดงเป็นวงก้นหอยของการทำให้เป็นแม่เหล็กในวัสดุแข็งบางชนิด ( SN: 2/17/18, p. 18 ) แต่ skyrmion แบบแม่เหล็กจะมีขนาดใหญ่กว่ามากและสามารถจัดการได้ตามต้องการ
นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Nicholas Manton แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ กล่าวว่า นักวิจัยได้ต่อสู้ดิ้นรนในการใช้ skyrmions เพื่อศึกษานิวเคลียสของอะตอม แต่ผลลัพธ์ใหม่ “เข้าใกล้ความสมเหตุสมผลทางร่างกายมากขึ้น”
ในที่สุด
การคำนวณดังกล่าวอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาคุณสมบัติที่น่าประหลาดใจของนิวเคลียสบางชนิด ตัวอย่างคือคาร์บอน-14 ซึ่งเป็นรุ่นกัมมันตภาพรังสีของคาร์บอนที่สามารถนำมาใช้กับสิ่งประดิษฐ์โบราณได้ มันสลายตัวด้วยครึ่งชีวิตที่ยาวนานอย่างน่าประหลาดใจประมาณ 5,700 ปี Skyrmions สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการสลายตัวที่แปลกประหลาดได้ดีขึ้น Manton กล่าว
Javier Menéndez นักฟิสิกส์จากศูนย์การศึกษานิวเคลียร์แห่งมหาวิทยาลัยโตเกียวซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ กล่าวว่า “ความจริงที่ว่าพวกเขาสามารถวัดการสลายตัวเหล่านี้ในซีนอน-124 ได้นั้นเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่
ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นศักยภาพของเครื่องตรวจจับสสารมืด เช่น XENON1T ในการตรวจหาการจับอิเล็กตรอนคู่แบบไร้นิวทริโน มันจะเป็นไปตามกระบวนการสลายตัวที่คล้ายกันมาก แต่ไม่มีนิวตริโนใดที่จะหนีออกจากนิวเคลียส รังสีแกมมาจะออกจากอะตอมพร้อมกับรังสีเอกซ์และอิเล็กตรอนที่เห็นในการสลายตัวของนิวตริโนสองอัน
นักทฤษฎียังสามารถใช้ครึ่งชีวิตที่วัดใหม่เพื่อทดสอบว่าแบบจำลองทางทฤษฎีของฟิสิกส์ภายในนิวเคลียสของอะตอมอธิบายการสังเกตนี้ได้ดีเพียงใด Menéndez กล่าว แบบจำลองฟิสิกส์นิวเคลียร์เหล่านั้นสามารถแจ้งการออกแบบการทดลองที่ตามล่าหาการสลายตัวแบบไม่มีนิวทริโน
การจับอิเล็กตรอนคู่แบบไม่ใช้นิวตริโนจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อนิวตริโนเป็นปฏิปักษ์ของพวกมันเอง ซึ่งไม่เหมือนกับอนุภาคปกติที่จับคู่กับปฏิสสาร นิวตริโนสวมหมวกทั้งสองใบ ( SN: 8/19/17, p. 8 ) ดังนั้น ถ้าใครเคยสังเกตการเสื่อมสลายนี้ จะเป็นการยืนยันลักษณะคู่ของนิวตริโน
การค้นพบดังกล่าวจะมีนัยยะกว้างไกลกว่าการให้สถานะพิเศษของนิวตริโนท่ามกลางอนุภาคฮอยพอลลอยของจักรวาล ความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ประการหนึ่งของจักรวาลวิทยาคือสาเหตุที่จักรวาลประกอบด้วยสสาร เมื่อสสารและปฏิสสารถูกผลิตขึ้นในปริมาณที่เท่ากันโดยประมาณในช่วงบิกแบง หากนิวตริโนสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งอนุภาคและปฏิปักษ์ นักฟิสิกส์สงสัยว่านิวตริโนมีบทบาทสำคัญในการทำให้สมดุลของสสารและปฏิสสารในเอกภพยุคแรกหลุดลอยไป ( SN: 7/6/02, p. 10 ) สล็อตเว็บตรง แตกง่าย
