Connect with us

Технологии

Малоизученная сила помогает сохранять стабильность ядер атомов: что выяснили физики

Published

on

Трехнуклонная сила играет ключевую роль в стабильности ядер атомов и образовании химических элементов.

Протоны и нейтроны, объединяясь, формируют стабильное ядро атома благодаря мощным ядерным взаимодействиям. Долгое время считалось, что основным фактором, который удерживает эти частицы вместе и предотвращает их чрезмерное столкновение, является двухнуклонная сила. Однако последние исследования показали, что менее изученная трехнуклонная сила также оказывает значительное влияние на стабильность ядер атомов. Это открытие было опубликовано в журнале Physics Letters B, как сообщает Earth.

Нуклонами называются протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра. Эти элементарные частицы влияют на стабильность химических элементов и их склонность к распаду. В атомных ядрах действуют три основные силы:

  • Сильное ядерное взаимодействие и электростатическая сила, образующие двухнуклонную силу;
  • Более слабая трехнуклонная сила.

Современные теории о строении атомного ядра основываются на модели оболочки, согласно которой нуклоны заполняют определенные энергетические уровни, аналогично тому, как электроны заполняют оболочки атома. Однако физика, стоящая за этим процессом, намного более сложная.

Ядерные силы играют ключевую роль в эволюции атомов в недрах звезд, где посредством термоядерного синтеза создаются новые химические элементы. Этот процесс позволяет образовываться более тяжелым атомам, которые затем распространяются по космосу. Глубокое понимание того, как ядерные силы влияют на этот процесс, может улучшить модели звездной эволюции и понимание того, как образуются химические элементы.

Долгое время ученые сосредоточивались на разработке модели двухнуклонной силы. Однако трехнуклонная сила, которая возникает, когда три нуклона взаимодействуют одновременно, оставалась малоизученной.

Физики основывают нынешнее понимание структуры ядра атома на модели оболочки атомного ядра. В этой модели нуклоны заполняют определенные энергетические уровни, как это делают электроны, хотя лежащая в основе этого процесса физика более запутана
Фото: The Jerusalem Post

Авторы нового исследования выяснили, что эта дополнительная сила имеет гораздо большее значение для стабильности атомного ядра, чем считалось ранее. Используя моделирование, ученые изучили, как эти взаимодействия изменяют уровни энергии внутри атомных ядер.

Когда нуклоны выстраивают свои спины (собственные моменты импульса) в соответствии с их движением, они переходят в состояние с более низкой энергией. Если спины нуклонов не совпадают с их движением, то частицы переходят в более высокую энергию.

Различные уровни энергии формируют оболочки ядра, и исследователи установили, что трехнуклонная сила увеличивает энергетический зазор между оболочками в более крупных атомных ядрах. Это означает, что трехнуклонная сила оказывает влияние на стабильность атомного ядра почти так же сильно, как и двухнуклонная сила.

Ядерные силы управляют тем, как атомы развиваются в недрах звезд, где создаются новые химические элементы с помощью термоядерного синтеза
Фото: NASA Images/Shutterstock.com

Более тяжелые атомы содержат большее количество нуклонов, и поэтому взаимодействия между ними становятся еще более значимыми. Когда ядро атома стабильно, добавление новых нейтронов становится более сложным процессом.

Внутри звезд, где происходит синтез химических элементов, повышение стабильности ядер затрудняет захват дополнительных нейтронов. Это может замедлять образование некоторых элементов или требовать особых условий, объясняют ученые.

Результаты этого исследования могут изменить подходы к прогнозированию стабильности изотопов (разных форм химических элементов) и пониманию радиоактивного распада. Физики считают, что увеличение количества нуклонов в атомных ядрах может еще больше усилить трехнуклонную силу, возможно, повышая стабильность некоторых ядер, чем предполагают современные модели.

Источник: Earth

Continue Reading
Advertisement
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Технологии

Путь к секретной базе РФ отследили по кабелям: Forbes описал уникальную операцию

Published

on

Данную атаку назвали “тактической победой со стратегическим посланием”: Америка может выбрать поклон России, но Украина не обязана.

Украинские операторы беспилотников из 15-й бригады оперативного назначения Национальной гвардии Украины «Кара-Даг» провели уникальную операцию, в ходе которой им удалось обнаружить и уничтожить секретную российскую базу, используя FPV-дроны. Операция была проведена с применением особого метода – отслеживания оптоволоконных кабелей, которые использовали российские военные для управления своими беспилотниками.

События развернулись 18 февраля на юге Донецкой области, к югу от села Водяное. Именно в этот день в Саудовской Аравии проходили переговоры между США и Россией, что, по мнению некоторых наблюдателей, могло повлиять на изменения в подходе к конфликту.

Украинские бойцы из 15-й бригады внимательно следили за деятельностью российских подразделений, которые развертывали беспилотники, управляемые через оптоволоконные кабели. В отличие от обычных дронов, работающих по радиосвязи, такие беспилотники менее уязвимы к радиоэлектронному подавлению, поскольку их управление осуществляется через проводное соединение. Однако этот же фактор сыграл с российскими военными злую шутку.

Украинские операторы заметили, что оптоволоконные кабели, проложенные россиянами, начали отражать солнечный свет, что сделало их видимыми. По этим отражениям бойцы проследили путь кабелей, ведущих к заснеженным зданиям, где скрывалась база российских операторов беспилотников.

После того как местоположение базы было точно установлено, украинские военные нанесли по ней удар с помощью FPV-дронов, оснащенных взрывными зарядами. В результате удара база была уничтожена, а российские операторы беспилотников – ликвидированы.

Эта операция стала еще одним примером того, как Украина использует современные технологии для ведения боевых действий. Несмотря на численное превосходство России в живой силе и артиллерии, Украина сохраняет преимущество в области беспилотных систем, что позволяет ей успешно противодействовать российским войскам.

Украинские военные продолжают активно применять дроны для разведки, корректировки огня и нанесения ударов по вражеским позициям. Их способность адаптироваться к новым вызовам и находить нестандартные решения, такие как отслеживание оптоволоконных кабелей, доказывает высокий уровень профессионализма и изобретательности украинских бойцов.

Источник: Forbes

Continue Reading

Технологии

Безграничная энергия все ближе: установлен новый рекорд в “искусственном Солнце” во Франции

Published

on

Французские физики из термоядерного реактора WEST установили новый рекорд по длительности удержания стабильной плазмы, продержав её более 22 минут (1337 секунд).

Это на 25% больше, чем предыдущий рекорд, установленный китайскими учеными в 1066 секунд. Это достижение представляет собой значительный шаг на пути к получению чистой и безграничной термоядерной энергии, что является целью многих исследовательских проектов по всему миру.

Термоядерная энергия – это то, что поддерживает жизнь нашего Солнца и других звезд
Фото: NASA

Термоядерная энергия — это то, что питает наше Солнце и другие звёзды, и она возникает в результате термоядерного синтеза, при котором атомы водорода сливаются. Основная задача ученых состоит в том, чтобы создать условия, при которых термоядерный синтез будет самоподдерживающимся, что позволит получать больше энергии, чем затрачивается на запуск реакции.

Горячая плазма в в термоядерном реакторе WEST
Фото: New Atlas

Для достижения этой цели в реакторах типа токамак, таких как WEST, плазму необходимо нагреть до температур от 100 до 150 миллионов градусов Цельсия и создать высокое давление, поддерживая её в стабильном состоянии как минимум 10 секунд. Плазма удерживается с помощью мощных магнитов, создающих сильные магнитные поля, что позволяет запускать реакцию термоядерного синтеза.

Термоядерный реактор WEST
Фото: New Atlas

Физики из WEST нацелены не только на достижение рекордов по времени, но и на управление плазмой так, чтобы она не повреждала стенки реактора и его компоненты. В будущем они планируют побить собственный рекорд и стремятся удерживать плазму в стабильном состоянии в течение нескольких часов.

Результаты этих экспериментов будут использоваться для разработки термоядерных электростанций, которые могут обеспечить человечество чистой энергией на многие столетия вперед. Хотя точные сроки внедрения термоядерной энергии в больших масштабах пока не известны, предполагается, что это может стать реальностью в течение следующих 30 лет.

Источник: Interesting Engineering

Continue Reading

Технологии

В самом сухом месте на Земле найден неожиданный источник воды: скрывался у всех на виду

Published

on

Пустыня Атакама в Чили, известная своей экстремальной сухостью, часто используется учеными как “заменитель Марса”.

Однако исследователи нашли новый способ добычи воды в этом непростом климате. В Атакаме, где дождь выпадает крайне редко из-за влияния холодного течения Гумбольдта и дождевой тени Анд, запасы пресной воды быстро истощаются по мере увеличения населения.

Единственным источником пресной воды в Атакаме является подземный водоносный горизонт, который не обновляется осадками в течение почти 10 000 лет. Однако ученые предложили альтернативный метод — сбор тумана, который может стать устойчивым и доступным источником воды. Этот метод позволяет извлекать влагу из низкорасположенных облаков, и хотя он уже используется в некоторых сельских районах мира, новое исследование предполагает, что его можно масштабировать.

Ученые оценили, что сбор тумана может обеспечить около 300 000 литров воды в неделю для 10 300 жителей неформальных поселений Альто-Осписио, которые в основном зависят от водоносного горизонта. Сегодня вода доставляется грузовиками, что увеличивает расходы и снижает доступность.

Панели для сбора тумана в Фальда-Верде, Чили, где сбор тумана позволяет выращивать салат, клубнику, базилик и мяту в пустыне
Фото: Virginia Carter

Ведущий автор исследования, профессор Вирджиния Картер из Университета Майор в Чили, отметила, что хотя сбор тумана не решит все проблемы города, он может значительно улучшить водоснабжение для местных жителей, особенно на фоне изменения климата.

Система сбора тумана состоит из тонкой сетки, натянутой на столбы, которая конденсирует влагу из воздуха. Чем больше площадь сетки, тем больше воды можно собрать. Ученые считают, что в отличие от подземных вод, туманная вода является потенциально возобновляемым ресурсом. Низкие облака поднимаются с Тихого океана и разгоняются по суше, а с сеткой влага задерживается, создавая возможность получения пресной воды.

В ходе исследования была использована спутниковая съемка и математическое моделирование для оценки потенциала сбора тумана в регионе. Исследователи установили туманосборники и метеостанции для сбора данных о влажности, температуре и скорости ветра. Результаты показали, что в окрестностях Альто-Осписио туманосборники могут давать в среднем 2,5 литра воды на квадратный метр в сезон тумана. Для достижения цели в 300 000 литров в неделю потребуется 17 000 квадратных метров туманосборников, хотя некоторые области могут производить более 5 литров на квадратный метр в день.

Таким образом, стратегическое размещение туманосборников может обеспечить надежный доступ к воде для сотен тысяч людей в Атакаме.

Источник: Popular Science

Continue Reading

В тренде