أنوية الذرات ليست دائمًا مثل كرات البلياردو. بعضها ممدود مثل السيجار، وبعضها الآخر مفلطح. أما شكل نواة الزينون-129 فيشبه حبة البطاطس — إهليلج ثلاثي المحاور متكتل. لتحديد هذا الشكل، استخدم الفيزيائيون طريقة تشبه تصادم رقاقتين من العجين: بتسريع النوى إلى سرعة الضوء ثم تصادمها، يعيدون بناء الهندسة الأصلية من تطاير الشظايا.
باستخدام بيانات مصادم الهادرونات الكبير وطرق رياضية بارعة لمراعاة حالات عدم اليقين، اكتشف الفريق أن نواة الزينون ممدودة في الاتجاهات الثلاثة بأقصى قوة تقريبًا. وقد تزامن ذلك بشكل غير متوقع مع الحسابات الكمومية، مما يؤكد صحة النموذج المعياري. والأكثر إثارة للدهشة أن هذه النواة لا تبقى ساكنة فحسب، بل تتقلب باستمرار وتدور حول عدة محاور، مثل دوامة دوارة متشابكة. ويولّد هذا الدوران نمطًا إشعاعيًا غريبًا يمكن الآن التقاطه في التجارب.
وهكذا يتحول المصادم إلى ما يشبه المطياف، مما يتيح إلقاء نظرة على قلب الذرة. إن زيادة الفوضى (الإنتروبيا) أثناء التصادمات أمر لا مفر منه، لكنه ثمن للحصول على معلومات فريدة. وتعود الفكرة إلى رذرفورد وأتباعه فيرمي وبيته.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2606.03993
Imaging a quantum many-body system requires probes that resolve the coordinates of its constituents in sufficiently large event samples, allowing measurements of correlation functions [1-4]. High-energy nuclear collisions provide this opportunity on the nuclear scale [5], enabling features of colliding ions, such as their deformation, to be probed through particle correlation observables [6, 7]. However, a quantitative extraction of the correlation properties of nuclei from these measurements is still lacking. Here we show that this is possible for the nucleus $$^{129}$$Xe using Bayesian inference methods. We combine a deformed-rotor description of the colliding nuclei, which encodes the many-body dynamics of constituent neutrons and protons, with hydrodynamic simulations of the ensuing collision evolution. From a combined global analysis of Large Hadron Collider data on Xe-Xe and Pb-Pb collisions, we then infer that the shape of $$^{129}$$Xe is nearly maximally triaxial, which aligns with mean-field results for xenon isotopes away from shell closure [8, 9]. From this we evaluate two- and three-particle correlations in the nuclear ground state to provide new constraints for \textit{ab initio} methods in nuclear theory. We establish thus collider experiments as a means of quantifying correlations of protons and neutrons arising from residual forces of quantum chromodynamics.
النوى ثلاثية المحاور، مثل البلابل الكمومية، تتقلب في الفضاء، وتدور حول عدة محاور في آن واحد. وهذا يخلق نمطًا معقدًا من إشعاعها.