Αποκαλύπτοντας την πυρηνική μαγεία. Μια πρόσφατη θεωρητική ανάλυση δείχνει ότι οι μυστηριώδεις «μαγικοί αριθμοί» που σταθεροποιούν τις πυρηνικές δομές μπορούν να προκύψουν φυσικά από τις πυρηνικές δυνάμεις – εφόσον αυτές περιγράφονται με τον κατάλληλο τρόπο.Οι ατομικοί πυρήνες μελετώνται εδώ και πάνω από έναν αιώνα, συγκεκριμένα από τα πιο βασικά ερωτήματα της πυρηνικής φυσικής παραμένουν αναπάντητα: Πόσοι δεσμευμένοι συνδυασμοί πρωτονίων και νετρονίων, δηλαδή ισότοπα, μπορούν να υπάρξουν; Πού βρίσκονται τα όρια της πυρηνικής ύπαρξης; Πώς συντίθενται τα χημικά στοιχεία στο σύμπαν; Ενδείξεις για την επίλυση αυτών των γρίφων βρίσκονται στην τεράστια φαινομενολογία της πυρηνικής δομής – στις μετρημένες δεκάδες χιλιάδων πυρηνικών καταστάσεων, στις διαστάσεις τους και στις αντιδράσεις τους. Μέσα σε αυτό το χάος πληροφορίες, τα μοτίβα και οι ανωμαλίες στα δεδομένα προσφέρουν κρίσιμα στοιχεία.Μια τέτοια ανωμαλία εντοπίστηκε ήδη από το 1934: Οι πυρήνες που περιέχουν συγκεκριμένους αριθμούς πρωτονίων και νετρονίων (2, 8, 20, 28, 50, 82…) είναι απροσδόκητα σταθεροί. Αυτοί οι «μαγικοί αριθμοί» (σχήμα 1), όπως τους ονόμασε αργότερα ο Eugene Wigner, αντικαταστάθηκαν για δεκαετίες σε μια μικροσκοπική εξήγηση πρώτων αρχών και εξηγούνταν μόνο φαινομενολογικά μέσω του προτύπου των πυρηνικών φλοιών. Τώρα, ο Chenrong Ding από το Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen στην Κίνα και οι συνεργάτες του έχουν δείξει πώς οι μαγικοί αριθμοί προκύπτουν από τις υποκείμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτονίων και νετρονίων, υπό την προϋπόθεση ότι οι εν λόγω αλληλεπιδράσεις περιγράφονται με τον κατάλληλο τρόπο. Τα αποτελέσματα προσφέρουν μια σημαντική γέφυρα μεταξύ των φαινομενολογικών περιγραφών και των μοντέλων πρώτων αρχών.Οι ατομικοί πυρήνες – όπου όλες οι θεμελιώδεις δυνάμεις εκτός από τη βαρύτητα δρουν σε μια λεπτή ισορροπία – αποτελούν το αρχετυπικό παράδειγμα πολύπλοκων συστημάτων. Τα συστατικά τους, πρωτόνια και νετρόνια (τα επονομαζόμενα νουκλεόνια), αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω ισχυρών και ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων, με την ασθενή αλληλεπίδραση να διέπει από τα κανάλια πυρηνικής διάσπασης. Αυτή η φυσική μπορεί να θεωρηθεί ως ένα κβαντικό πρόβλημα πολλών σωμάτων. Στην πράξη, όμως, η επίλυσή του θέτει τεράστιες προκλήσεις, τόσο θεωρητικές όσο και υπολογιστικές.Για να σημειώσουν πρόοδο, οι πυρηνικοί φυσικοί έχουν αναπτύξει με την πάροδο των χρόνων μια πληθώρα αποτελεσματικών μοντέλων για να περιγράψουν αυτά τα δύσκολα αντικείμενα.Το πρότυπο των πυρηνικών φλοιών είναι αναμφισβήτητα εκείνο που είχε τη μεγαλύτερη επίδραση στο πεδίο. Σε αυτό το μοντέλο, τα νουκλεόνια περιγράφονται ως διαφορετικά σωματίδια μέσα σε ένα μέσο δυναμικής σύνδεσης. Το δυναμικό αυτό δημιουργεί διακριτά ενεργειακά επίπεδα ή φλοιούς, τους οποίους τα νουκλεόνια καταλαμβάνουν διαδοχικά από τις χαμηλότερες στις υψηλότερες ενέργειες. Οι μαγικοί αριθμοί βρίσκονται στην πυρήνα αυτού του πλαισίου. Προκύπτουν ως μεγάλα ενεργειακά χάσματα που διαχωρίζουν ομάδες επιπέδων πρωτονίων ή νετρονίων (σχήμα 2, αριστερό διάγραμμα). Τα χάσματα αυτά εμποδίζουν τις διεγέρσεις των νουκλεονίων και προσδίδουν αυξημένη σταθερότητα σε διαμορφώσεις όπου ένα σύνολο φλοιών είναι πλήρως συμπληρωμένο – παρόμοια με τον τρόπο που οι κλειστοί ηλεκτρονικοί φλοιοί σταθεροποιούν τα ευγενή αέρια στο πρότυπο φλοιών. Παρά την εννοιολογική της απλότητα, το πρότυπο των πυρηνικών φλοιών έχει αποδειχθεί εντυπωσιακά φορέματα, ερμηνεύοντας ένα ευρύ φάσμα πυρηνικών φαινομένων – από την εξήγηση των φυσικών αφθονιών σταθερών ισοτόπων και των τάσεων στις ειδικές διεγερμένες καταστάσεων την πρόβλεψη μεγεθών αντιδράσεων, όπως οι ενεργές διατομές σύλληψης νετρονίων.Όταν όμως λαμβάνονται υπόψη οι πραγματικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ νουκλεονίων, αυτό το πλαίσιο γίνεται πολύ δύσκολο να δικαιολογηθεί. Η γυμνή δύναμη νουκλεονίου-νουκλεονίου είναι ισχυρή με εμβέλεια περίπου 2 fm (1 fm=10 -15 m), η οποία αντιστοιχεί στη μέση απόσταση μεταξύ των νουκλεονίων μέσα σε μια πυρήνα. Επιπλέον, οι δυνάμεις που περιλαμβάνουν την ταυτόχρονη αλληλεπίδραση τριών νουκλεονίων είναι κάθε άλλο παρά αμελητέες. Με άλλα λόγια, φαίνεται ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια παρουσιάζουν ισχυρές κβαντικές συσχετίσεις, κάτι που φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση με μια περιγραφή ανεξάρτητων σωματιδίων. Επιπρόσθετα,αν κανείς υπολογίσει μέσα δυναμικές απευθείας από «ρεαλιστικές» πυρηνικές δυνάμεις, αυτές αποτυγχάνουν να δημιουργήσουν τα μεγάλα ενεργειακά χάσματα που συνδέονται με τους μαγικούς αριθμούς (σχήμα 2) .Γιατί; Με την πρώτη ματιά, η επιτυχία του προτύπου φλοιών φαίνεται πράγματι σχεδόν μαγική.Ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ είναι ότι στην κβαντομηχανική, ούτε το δυναμικό αλληλεπίδρασης ούτε τα επίπεδα ενέργειας ενός μόνο σωματιδίου είναι από μόνα τους άμεσα παρατηρήσιμες ποσότητες. Κατά συνέπεια, ούτε το γυμνό δυναμικό ούτε το δυναμικό του προτύπου φλοιών δεν μπορούν να θεωρηθούν ως οι «αληθινές» πυρηνικές αλληλεπιδράσεις.Η φαινομενική διαφορά μεταξύ αυτών των δύο περιγραφών επομένως δεν ακυρώνει, κατ’ αρχήν, καμία από τις δύο. Πώς λοιπόν δεν μπορούν να συμβιβαστούν οι δύο αντίθετες απόψεις; Η απάντηση έγκειται στην τροποποίηση του κβαντομηχανικού δυναμικού, υπό την προϋπόθεση ότι η αντίστοιχη κυματοσυνάρτηση πολλών σωμάτων μεταβάλλεται κατάλληλα. Συγκεκριμένα, αυτές οι αλλαγές θα πρέπει να αφήσουν αμετάβλητα τα φυσικά παρατηρούμενα μεγέθη (ολικές ενέργειες, ενεργές διατομές κλπ). Πρόσφατα, αυτή η ελευθερία έχει αξιοποιηθεί για την κατασκευή πυρηνικών αλληλεπιδράσεων που είναι πιο κατάλληλες για υπολογισμούς ab initio. Οι δηλώσεις αυτές επιτεύχθηκαν με την υιοθέτηση μαθηματικών τεχνικών από την ομάδα επανακανονικοποίησης, η οποία επιτρέπει την παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο ένα φυσικό σύστημα μεταβάλλεται όταν παρατηρείται σε διαφορετικές κλίμακες ανάλυσης.Ο Ding και οι συνεργάτες του βασίζονται σε αυτές τις προτάσεις που ξεκινούν από τη σύγχρονη περιγραφή ρεαλιστικών πυρηνικών δυνάμεων: αλληλεπιδράσεις δύο και τριών νουκλεονίων που μοντελοποιούνται με τη χειρόμορφη αποτελεσματική θεωρία πεδίου (EFT). Στη συνέχεια, εφαρμόζει τεχνική ομάδα επανακανονικοποίησης για να «οδηγήσουν» αυτό το μοντέλο αλληλεπίδρασης σε προοδευτικά χαμηλότερες αναλύσεις , δημιουργώντας ένα πυρηνικό δυναμικό για κάθε βήμα ανάλυσης (με κλίμακα ανάλυσης που κυμαίνεται από άπειρο έως 1,8 fm -1 ). Χρησιμοποιώντας σύγχρονες ab initio μεθόδους, έλυσαν – για κάθε ανάλυση – την εξίσωση Schrödinger πολλών σωμάτων για τον βαρύ πυρήνα κασσίτερου-132 (μια δοκιμαστική περίπτωση ως διπλά μαγικός πυρήνας που περιλαμβάνει 50 πρωτόνια και 82 νετρόνια). Τέλος, εξήγησε την αντίστοιχη δομή φλοιών ενός νουκλεονίου από τις υπολογισμένες κυματοσυναρτήσεις θεμελιώδους κατάστασης.Το σχήμα 2 δείχνει πώς η ανάλυση της πυρηνικής αλληλεπίδρασης γεφυρώνει την περιγραφή του προτύπου φλοιών με εκείνη της χειρόμορφης EFT. Σε υψηλή ανάλυση – όπου η πυρηνική αλληλεπίδραση είναι μη διατακτική και προκαλεί ισχυρές συσχετίσεις στην κυματοσυνάρτηση πολλών νουκλεονίων – το φάσμα ενός σωματιδίου εμφανίζει μόνο μέτρια κενά, που αντιστοιχούν σε αριθμούς πρωτονίων 34 και 58. Καθώς η κλίμακα ανάλυσης μειώνεται, το φάσμα του ενός σωματιδίου μεταβάλλεται σημαντικά. Τα κενά υψηλής ανάλυσης εξαφανίζονται και αρχίζουν να παρουσιάζονται άλλα. Σε επαρκώς χαμηλή ανάλυση, η προκύπτουσα δομή επιπέδων γίνεται πολύ παρόμοια με εκείνη που δημιουργεί το δυναμικό του προτύπου φλοιών. Και είναι αξιοσημείωτο ότι στη συνέχεια αναδύονται οι γνώριμοι μαγικοί αριθμοί.Έτσι, η εργασία των Ding et al συμφιλιώνει δύο φαινομενικά αντίθετα οπτικές για τον ατομικό πυρήνα: ένα εμπειρικό μοντέλο που καθοδηγεί εδώ και καιρό την κατανόησή μας για την πυρηνική φαινομενολογία και μια αναγωγική προσέγγιση που επιδιώκει να εξαγάγει τη δομή των πυρήνων από την θεμελιώδη θεωρία της ισχυρήςαλληλεπίδρασης. Η γεφύρωση αυτών των δύο προσεγγίσεων αποτελεί ορόσημο για τον τομέα και ανοίγει συναρπαστικές προοπτικές για τη μελέτη των ελάχιστα κατανοητών ορίων του πυρηνικού χάρτη. Εκεί είναι γνωστό ότι οι παραδοσιακοί μαγικοί αριθμοίφανίζονται και εμφανίζονται νέοι. Η ανάπτυξη μιας περιγραφής της ενιαίας από τις πρώτες αρχές μπορεί τελικά να οδηγήσει τους ερευνητές στην επίλυση των μακροβιότερων ανοιχτών ερωτημάτων της πυρηνικής φυσικής. διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Exposing Nuclear Magic – https://physics.aps.org/articles/v19/11 Σχήμα 1: Οι πυρηνικοί «μαγικοί αριθμοί» (2, 8, 20, 28, 50, 82 …) αναφέρονται σε πυρήνες που έχουν 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 νετρόνια ή πρωτόνια. Αυτοί οι πυρήνες είναι πιο άφθονοι από άλλους πυρήνες με παρόμοιους μαζικούς αριθμούς, υποδεικνύοντας ότι η δομή τους είναι πιο σταθερή. Μια νέα εργασία συνδέει την παραδοσιακή, φαινομενολογική ερμηνεία του πυρηνικoύ προτύπου φλοιών https://physicsgg.me/2014/08/05/h-maria-goeppert-mayer-και-το-πρότυπο-φλοιών/  με μια μικροσκοπική εξήγηση που βασίζεται στις υποκείμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των νουκλεονίων. Σχήμα 2: Ενεργειακά επίπεδα ενός σωματιδίου για πρωτόνια στο κασσίτερο-132 ως συνάρτηση της κλίμακας ανάλυσης με την οποία περιγράφονται οι πυρηνικές δυνάμεις. Δεξιότερα, εμφανίζεται το φάσμα ενός σωματιδίου που προκύπτει από αλληλεπιδράσεις χειρόμορφης αποτελεσματικής θεωρίας πεδίου ( chiral effect-field- theory = EFT). Στη μέσην, εμφανίζονται φάσματα για μειούμενες αναλύσεις (εκφρασμένες σε fm-1). Το αριστερότερο φάσμα είναι το φάσμα ενός σωματιδίου από το πρότυπο φλοιών, το οποίο εμφανίζει τους καθιερωμένους μαγικούς αριθμούς (20, 28 και 50) και συμφωνεί με το φάσμα που λαμβάνεται στη μικρότερη ανάλυση.  

Το SpaceX Crew-12 της NASA φτάνει στη Φλόριντα. Οι αστροναύτες της NASA, Τζέσικα Μέιρ και Τζακ Χάθαγουεϊ , η αστροναύτης της ESA (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος) Σόφι Αντενότ και ο κοσμοναύτης της Roscosmos, Αντρέι Φεντιάεφ, όλοι μέλη της αποστολής Crew-12, προσγειώθηκαν λίγο μετά τις 8:30 μ.μ. EST την Παρασκευή στις εγκαταστάσεις εκτόξευσης και προσγείωσης της NASA Κένεντι στη Φλόριντα. Δείτε την άφιξη του πληρώματος εδώ . https://images.nasa.gov/details/KSC-20260206-MH-FMX01-0001-SpaceX_Crew_12_Crew_Arrival_LLF_WON_M19015 Το πλήρωμα-12 θα κατευθυνθεί προς τα καταλύματα του πληρώματος των αστροναυτών εντός του κτιρίου επιχειρήσεων και ελέγχου Neil A. Armstrong του Kennedy, όπου θα συνεχίσουν να βρίσκονται σε καραντίνα μέχρι την εκτόξευση.Τα μέλη του Crew-12 θα μιλήσουν κατά τη διάρκεια μιας εικονικής εκδήλωσης για τα μέσα ενημέρωσης από το Astronaut Crew Quarters στις 11 π.μ. την Κυριακή 8 Φεβρουαρίου . Παρακολουθήστε ζωντανή κάλυψη της εκδήλωσης στον λογαριασμό YouTube της NASA Kennedy .Η NASA, η SpaceX και οι διεθνείς εταίροι του οργανισμού έδωσαν το «πράσινο φως» για να προχωρήσουν οι προετοιμασίες για την εκτόξευση μετά από μια Επιθεώρηση Ετοιμότητας Πτήσης νωρίτερα σήμερα.Η απογείωση του Crew-12 με τον πύραυλο Falcon 9 της SpaceX και το διαστημόπλοιο Dragon έχει προγραμματιστεί για τις 6:01 π.μ. την Τετάρτη 11 Φεβρουαρίου, από το Διαστημικό Συγκρότημα Εκτοξεύσεων 40 στον Διαστημικό Σταθμό Ακρωτηρίου Κανάβεραλ.Η NASA θα μεταδώσει ζωντανά τις επερχόμενες δραστηριότητες πριν από την εκτόξευση, την εκτόξευση και την πρόσδεση για την αποστολή SpaceX Crew-12 του οργανισμού στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.Ελέγξτε ξανά για ενημερώσεις στο ιστολόγιο του Crew-12, καθώς και  στο @NASAKennedy  στο X ή  στο NASA Kennedy  στο Facebook. https://www.nasa.gov/blogs/commercialcrew/2026/02/06/nasas-spacex-crew-12-arrives-in-florida/ Τα τέσσερα μέλη της αποστολής SpaceX Crew-12 της NASA στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ποζάρουν μαζί για ένα πορτρέτο του πληρώματος με τις στολές πίεσης στα κεντρικά γραφεία της SpaceX στο Χόθορν της Καλιφόρνια. Από αριστερά διακρίνονται ο κοσμοναύτης και ειδικός αποστολής της Roscosmos, Αντρέι Φεντιάεφ, οι αστροναύτες της NASA, Τζακ Χάθαγουεϊ και Τζέσικα Μέιρ, πιλότος και διοικητής αντίστοιχα, και η αστροναύτης και ειδικός αποστολής της ESA (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος), Σόφι Αντενό.

Το James Webb εντόπισε σε κοντινό γαλαξία τα αρχικά δομικά υλικά της ζωής. Ανοίγει νέο παράθυρο κατανόησης για την κοσμική χημεία που καταλήγει τελικά στην ύπαρξη της ζωής. Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν πλούτο μορίων που θα μπορούσαν να αποτελέσουν τα αρχικά δομικά συστατικά της ζωής σε έναν φωτεινό και σχετικά κοντινό γαλαξία. Η ανακάλυψη αυτή μπορεί να εμβαθύνει την κατανόηση μας για το πώς σχηματίζονται σύνθετα μόρια με βάση τον άνθρακα σε ορισμένες από τις πιο ακραίες περιοχές των γαλαξιών.Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τα όργανα Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) και Mid Infrared Instrument (MIRI) του James Webb για να μελετήσει τον IRAS 07251–0248, έναν υπερφωτεινό υπέρυθρο γαλαξία του οποίου ο πυκνός γαλαξιακός πυρήνας είναι καλυμμένος από τεράστιες ποσότητες σκόνης και αερίου. Αυτό το υλικό απορροφά πολλά μήκη κύματος φωτός, εκτός από το υπέρυθρο. Επειδή το JWST παρατηρεί το Σύμπαν στο υπέρυθρο φάσμα αποτελεί το ιδανικό εργαλείο για να «εισχωρήσει» στον πυρήνα του IRAS 07251–0248 και όσα ανακάλυψε εκεί εξέπληξαν τους αστρονόμους.«Βρήκαμε μια απροσδόκητη χημική πολυπλοκότητα, με αφθονίες πολύ υψηλότερες από όσες προβλέπουν τα σημερινά θεωρητικά μοντέλα. Αυτό υποδηλώνει ότι πρέπει να υπάρχει μια συνεχής πηγή άνθρακα σε αυτούς τους γαλαξιακούς πυρήνες που τροφοδοτεί αυτό το πλούσιο χημικό δίκτυο» δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Ισμαέλ Γκαρθία Μπερνέτε, ερευνητής στο Κέντρο Αστροβιολογίας στην Ισπανία.Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τα MIRI και NIRSpec, η ομάδα κατάφερε να προσδιορίσει την αφθονία και τη θερμοκρασία χημικών ουσιών σε αέριο, σκόνη και πάγους στον IRAS 07251–0248 αποκαλύπτοντας έναν εντυπωσιακά πλούσιο κατάλογο μικρών οργανικών μορίων, όπως βενζόλιο, μεθάνιο, ακετυλένιο, διακετυλένιο, τριακετυλένιο και την ιδιαίτερα δραστική ρίζα μεθυλίου η οποία δεν είχε ποτέ ανιχνευθεί πέρα από το γαλαξία μας. Η έρευνα αποκάλυψε επίσης στερεά υλικά, όπως κόκκους υλικού με βάση τον άνθρακα και πάγο νερού.Τα μόρια αυτά θα μπορούσαν να αποτελέσουν τα δομικά συστατικά πιο σύνθετων οργανικών ενώσεων, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη και τη διατήρηση της ζωής.«Παρόλο που τα μικρά οργανικά μόρια δεν βρίσκονται σε ζωντανά κύτταρα, μπορούν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην προβιοτική χημεία, αποτελώντας ένα σημαντικό βήμα προς τον σχηματισμό αμινοξέων και νουκλεοτιδίων» δήλωσαν οι ερευνητές που παρατήρησαν ότι αυτό δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τις ακραίες θερμοκρασίες και την έντονη ανάδευση των αερίων. Η ομάδα προτείνει ότι ο βομβαρδισμός από σωματίδια υψηλής ενέργειας, γνωστά ως κοσμικές ακτίνες, ενδέχεται να διέσπασε μεγαλύτερα μόρια, όπως κόκκους σκόνης πλούσιους σε άνθρακα, απελευθερώνοντας έτσι μικρότερα οργανικά μόρια.Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι οι έντονα καλυμμένοι γαλαξιακοί πυρήνες γαλαξιών όπως ο IRAS 07251–0248 θα μπορούσαν να λειτουργούν ως «γραμμές παραγωγής» οργανικών μορίων, εμπλουτίζοντας χημικά τα γαλαξιακά τους συστήματα.Τα αποτελέσματα της ομάδας ενδέχεται να χαράξουν έναν οδικό χάρτη για περαιτέρω διερεύνηση του σχηματισμού και της εξέλιξης οργανικών μορίων στο Διάστημα αναδεικνύοντας παράλληλα τη δύναμη του James Webb να μελετά περιοχές του Σύμπαντος που μέχρι σήμερα παρέμεναν κρυμμένες από το βλέμμα μας. https://www.naftemporiki.gr/techscience/2069655/to-james-webb-entopise-se-kontino-galaxia-ta-archika-domika-ylika-tis-zois/