كيف تتفق شظايا النواة على الدوران سريع
يمكن لنواة ذرية ثقيلة من الكاليفورنيوم-252 أن تتفكك تلقائيًا إلى شظيتين كبيرتين — يشبه ذلك انفجار قطرة ماء. لكن داخل هذه القطرة تعمل قوانين الكم، وتحصل كل شظية على دوران خاص بها — النجم النيوتروني. لطالما اشتبه الفيزيائيون في أن أعناق الشظايا ليست عشوائية، بل مترابطة، مثل شريكين في رقصة يجب أن يتحركا بتناغم.
في الدراسة الجديدة، حسب العلماء كيف يؤثر شكل النواة لحظة التمزق على هذه الرقصة. إذا بقيت النواة متماثلة، مثل كرة رجبي مثالية، فإن أعناق الشظايا تكون مرتبطة بشدة: على طول محور الانشطار تدور في اتجاهين متعاكسين، مثل عجلتين متشابكتين بتروس، بينما في الاتجاه العرضي يمكن أن تنحني أو تتلوى باحتمالات متساوية. ولكن بمجرد أن تفقد النواة تماثلها — على سبيل المثال، تصبح مفلطحة قليلاً من جانب واحد — تتغير القواعد. على طول محور الانشطار يضعف الارتباط بين الأعناق، لكن تظهر أنواع جديدة من الدوران الجماعي كانت محظورة سابقًا.
لقياس درجة الترابط، طبق المؤلفون تحليل المعلومات المتبادلة — وهي طريقة تسمح بتقييم مدى تقليل معرفة دوران إحدى الشظايا من عدم اليقين في دوران الأخرى. اتضح أن الارتباطات العمودية على محور الانشطار مستقرة بشكل مدهش أمام اضطرابات التماثل، بينما على طول المحور — تتلاشى بسرعة. هذا يفتح الطريق لفهم كيفية ظهور التشابك الكمي في واحدة من أكثر العمليات طاقة في الطبيعة.
يمكن أن يصل دوران شظية الانشطار إلى قيم هائلة — تصل إلى 10-12 وحدة من ثابت بلانك. للمقارنة، دوران الإلكترون دائمًا يساوي 1/2، وكذلك دوران البروتون يساوي 1/2. أي أن شظية النواة يمكن أن تدور بعنف أكبر بعشرات المرات من الجسيمات الأولية.
في رواية «أناثيم» لنيل ستيفنسون، تستخدم حضارة فضائية التشابك الكمي للشظايا النووية للتواصل الفوري عبر الفضاء — تقريبًا مثل الارتباطات المدروسة هنا.