Một góc nhìn mới bao hàm cả 2 khía cạnh dạng lỏng và dạng phân tử của hạt nhân đã được đề xuất bởi một nhóm nghiên cứu từ Học viên Vật lý Hạt nhân d’Orsay (Đại học Nam Paris/CNRS) và từ CEA (Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Pháp), phối hợp với Đại học Zagreb. Bằng cách so sánh với các ngôi sao neutron[1], các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đã có thể tìm ra một trong những điều kiện cần thiết cho sự hình thành của tính phân tử của hạt nhân nguyên tử. Tính phân tử ấy giúp chúng ta có thể hiểu được sự tổng hợp của các nguyên tố thiết yếu cho sự xuất hiện của sự sống[1].
Công trình được công bố trong tờ Nature ngày 19.7.2012.
Hạt nhân nguyên tử thường được mô tả như một giọt của chất lỏng lượng tử với đường kính khoảng 1 phần 1 tỉ lần 1 mét. Đặt biệt, tính lỏng này giải thích sự phân hạt nhân, và có thể được áp dụng đặc biệt với các hạt nhân nặng, nghĩa là hạt nhân mang một số lớn nucleon (neutron và proton). Mặt khác, các hạt nhân nhẹ[2] có thể được coi như các phân tử tí hon, hay các đám nhỏ, hình thành từ neutron và proton ở trong hạt nhân. Tính phân tử này giúp chúng ta có thể hiểu được sự tổng hợp chính của carbon-12 và các nguyên tổ khác nặng hơn, cần thiết cho sự xuất hiện của sự sống[3].
Cho tới bây giờ, cả quan niệm hạt nhân – phân tử và hạt nhân – lỏng cùng tồn tại. Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Viện Vật lý Hạt nhân d’Orsay (Đại học Nam Paris/CNRS) và từ CEA (Ủy ban Năng lượng Nguyên tứ Pháp, cùng với Đại học Zagreb, đã đề xuất môt giả thuyết kết hợp cả hai quan niệm trên. Bằng cách giải các phương trình của vật lý lượng tử trên quy mô hạt nhân (cụ thể là phương trình Schrödinger), các nhà khoa học đã chứng minh được rằng tuy một số hạt nhân nhẹ có thể có tính phân tử (có xu hướng chạm trạng thái kết tinh), các hạt nhân nặng hơn mang tính lỏng.
Để hình thành giả thuyết mới này, các nhà vật lý đã lấy cảm hứng từ các ngôi sao neutron. Chúng ta càng đi sâu vào một ngôi sao neutron, chúng ta lại càng đi từ vật chất kết tinh sang vật chất lỏng. Dựa vào phép tương đồng này, các nhà vật lý đã phát hiện ra một cách thức chuyển tiếp từ dạng lỏng tới dạng kết tinh trong hạt nhân. Khi các tương tác giữa neutron và proton không đủ mạnh để giữ chúng bên trong hạt nhân, hạt nhân ở trong một trạng thái chất lỏng lượng tử, với các proton và neutron không bị hạn chế phạm vi phân bố. Ngược lại, trong dạng kết tinh, các neutron và proton bị xếp cố định ở những khoảng đều nhau bên trong hạt nhân. Hạt nhân phân từ được coi như một thể trung gian giữa một chất lỏng lượng tử và một tinh thể. Tiếp đến, mục tiêu của nhóm là đạt được một cái nhìn tổng thể về các dạng khác nhau của hạt nhân.
[1] Lõi một ngôi sao khổng lồ sụp đổ trong một vụ nổ siêu tân tinh trở nên đặc đến nối các proton và neutron kết hợp lại tạo ra neutron. Thiên thể sau đó trở thành một dạng hạt nhân nguyên tử khổng lồ gồm chủ yếu là neutron, và từ đó nó có cái tên của mình.
[2] Ví dụ như oxygen-16 (16O), gồm 8 neutron và 8 proton.
[3] Ví dụ, carbon-12 ở dạng Hoyle, nguyên tố thiết yếu cho quang hợp, được mô tả như một hạt nhân phân tử gồm có 3 phân tử alpla. Một phân tử alpha gồm 2 neutron và 2 proton.
Quỳnh Chi (VACA)
Theo Science Daily
