Исследователи, изучающие лабиринтообразную природу атомных ядр, говорят, что они ответили на вопрос, озадачивший физиков в течение больше, чем полувека: Почему делает радиоактивный изотоп, известный как углерод 14 порчи так медленно? Открытие могло привести к лучшему пониманию работ сильной ядерной силы, одной из четырех фундаментальных сил природы.В зверинце общих изотопов – таких как углерод 11, азот 13, и кислород 15 – углерод 14 является черепахой среди зайцев и крайне медленной черепахой в этом. Принимая во внимание, что ее кузены занимают простые минуты или часы для распада, только половина углерода, за 14 компонентами данной сущности следуют 5 730 лет, став азотом 14.
Этот длинный период полураспада сделал изотоп неоценимым для археологов как инструмент для определения возраста органического вещества, или растения или животного. Путем анализа отношения углерода 14 к азоту 14, исследователи могут определить в узком краю, когда рассматриваемый образец длится вдохнутый или фотосинтезируемый.
Поэтому, когда организм умирает, он прекращает глотать углерод, включая углерод 14.Все же причина углерод, 14 порчи намного более медленно, чем другие изотопы оставалась неуловимой, и исследователи, спорила в течение многих десятилетий о механизме. Независимо от того, как трудно они попробовали, никто не смог описать механику углерода 14 порчи, говорит физик Джеральд Браун из Каменного университета Ручья в Нью-Йорке. Браун является членом дуэта, в начале 1990-х предложившим объяснение специфического поведения углерода 14 ядер, названных вычислением Коэффициента корреляции для совокупности Брауна. «Это – очень порочившая идея», говорит Браун.
Теория идет как это: протоны и нейтроны в ядре любого элемента связаны действиями субатомных частиц, названных мезонами, свистящими назад и вперед между ними. Мезоны несут две версии сильной ядерной силы, мешающей ядру разбиваться. Согласно вычислению Коэффициента корреляции для совокупности Брауна, в других изотопах различие в силе между этими двумя версиями – назвало центральную силу, и сила тензора – является достаточно большой для предоставления нестабильных ядер, означая, что они распадаются быстро.
Но в углероде 14, эти две версии находятся почти в балансе, позволяющем изотопу упорствовать намного дольше. В конечном счете, однако, ядро уступает нестабильности, и элемент преобразовывает в азот 14.
До сих пор, однако, никто не был в состоянии подтвердить теорию математически. В предстоящем выпуске Physical Review Letters Браун и Каменный университетский коллега Ручья Джереми Холт закончили новые вычисления, которые они говорят, проверяют идею. Бригада Холта сообщает, что чувствительность углерода 14 порчи к силе тензора находится действительно позади процесса. «Это – основной механизм, приводящий к длинному сроку службы, который мы предсказываем», говорит Холт.Результаты также вновь подтверждают первое упоминание о связи между силой тензора и углеродом, 14 порчи, сделанной израильским физиком Игэлом Тэлми в 1954, отмечает физика Ларри Зэмика из Университета Ратджерса в Пискатауэе, Нью-Джерси.
Но ограничения остаются, говорит он. Вычисления покрывают только определенные взаимодействия мезона в раковине углеродного ядра, говорит Зэмик.
Так, он рекомендует, чтобы бригада попыталась расширить свои заключения покрыть «большую модель раковины».