Yıldızlar, evrende ağır elementlerin fabrikası gibidir. Ancak bu fabrikanın nasıl çalıştığını tam olarak anlamak için atomun en derinliklerine, yani çekirdeğe bakmak gerekiyor. Michigan'daki Nadir İzotop Tesisi (FRIB) öncülüğünde gerçekleştirilen yeni bir araştırma, bu anlayışa önemli bir katkı sunuyor.
Bilim insanları uzun süredir çinko-70 (⁷⁰Zn) çekirdeğinin beklenmedik düzeyde düşük enerjili gama ışını yaydığını gözlemliyordu. Bu 'düşük enerji artışı' olarak bilinen fenomen, nükleer fizik dünyasında çözüme kavuşturulamamış bir bulmaca olarak kalmaktaydı. Yeni çalışma, bu fazlalığın elektriksel değil manyetik geçişlerden ileri geldiğini gösteriyor.
Atom çekirdeklerinde iki tür gama ışını geçişi gerçekleşebilir: elektrik geçişleri ve manyetik geçişler. Bu ikisi arasındaki farkı ayırt etmek, hem teorik hem de deneysel açıdan son derece zorlu. Ancak araştırma ekibi, gelişmiş ölçüm teknikleri sayesinde ⁷⁰Zn'deki artışın belirgin biçimde manyetik karakterde olduğunu kanıtlamayı başardı.
Peki bu neden önemli? Nötron yakalama reaksiyonları, yıldızlarda demirden daha ağır elementlerin —altın, kurşun, uranyum gibi— üretilmesini sağlayan temel süreçlerdir. Bu reaksiyonların hızı, çekirdeklerin gama ışınlarına verdiği tepkiyle doğrudan bağlantılıdır. Gama ışını emisyonunun manyetik mı yoksa elektriksel mi olduğu, bu hız hesaplamalarını köklü biçimde değiştirebilir.
Nature dergisinde yayımlanan çalışma, astrofizik modellerinde kullanılan girdi verilerinin güncellenmesi gerekebileceğine işaret ediyor. Bu durum, nötron yıldızı birleşmeleri ve süpernova patlamaları gibi olayların element üretim senaryolarının yeniden değerlendirilmesine yol açabilir.
FRIB, nadir izotopları üretip incelemek için tasarlanmış dünyanın önde gelen araştırma tesislerinden biri. Bu tür tesislerin sağladığı deneysel veriler, hem kâğıt üzerindeki nükleer teorileri sınamak hem de evrenin kimyasal evrimini anlamak için vazgeçilmez nitelikte.