ظاهرة الانحناء الخلفي في بعض النوى الزوجية – الزوجية

م. م علي حيدر علي الموسوي
كلية التربية للعلوم الصرفة/ قسم علوم الفيزياء

تعد ظاهرة الانحناء الخلفي[1] من الظواهر الفيزيائية المهمة، فهي محل اهتمام الفيزيائيين النوويين لما لها من أهمية في دراسة التركيب النووي لنوى الذرات وتحديد خصائصها التركيبية. ترتبط ظاهرة الانحناء الخلفي مع التردد الزاوي وعزم القصور الذاتي للحالات الكمية حيث يمكن الاستفادة من عزم القصور الذاتي كمستشعر جيد لصفة الحركة الدورانية لهذه الانظمة. لوحظت ظاهرة الانحناء الخلفي عمليا[2] في الحزمة الدورانية للحالة الارضية (Ground state) لبعض النوى الزوجية – الزوجية المشوهة والتي تنشأ في الحالات الأرضية عند الزخوم الزاوية العالية.
تعزى واحدة من التفسيرات التي وضعت لتوضيح سبب ظاهرة الانحناء الخلفي الى تاثير قوة كوريولس عند زخوم زاوية عالية نسبياً لبعض النيكليونات الواقعة في القشرة الخارجية للنواة مما يؤدي الى حدوث ظاهرة الفصل(phenomenon decoupling) والتي تلعب دوراً أساسياً في حدوث ظاهرة الانحناء الخلفي، إذ ينقسم البوزون خارج القشرة المغلقة الى زوج من النيترونات ]3,4]. ان انقسام البوزون الى اثنين من النيترونات يؤدي الى ظهور حزمة شبيهة الجسيمين (Two-quasiparticle-2qp)) او ما تسمى (S-Band) بينما تظهر حزمة اشباه الجسيمات الاربعة (Four-quasiparticle-4qp) عند انقسام البوزون الى زوج من البروتونات بالاضافة الى النيترونات. ان حزمة شبيهة الجسيمين (Two-quasiparticle-2qp)) تنتج من دوران النيترونات باتجاه زخم النواة نتيجة تأثر زوج النيترونات المنفصلة بدوران النواة بعد ان كانت حركة هذه النيترونات – قبل الانفصال- باتجاهين متعاكسين وعموديا على اتجاه حركة النواة. (انظر الى الشكل(1)). إن تقاطع هذه الحزم المتولدة مع حزمة الحالة الأرضية يسبب ظاهرة الانحناء الخلفي[4-7].

لقد أجريت عدة دراسات وأبحاث على نظائر مختلفة، باستخدام نماذج كثيرة لدراسة التركيب النووي تضمنت دراسة ظاهرة الانحناء الخلفي من خلال حساب مستويات الطاقة وطاقة الانتقال (Transition energy)، بالاضافة لايجاد عزم القصور الذاتي (Moment of inertia) والطاقة الدورانية (Rotational energy) من اجل معرفة وجود ظاهرة الانحناء الخلفي من عدمه.
لوحظ ظهور ظاهرة الانحناء الخلفي في نظائر السيريوم ذات العدد الكتلي130-134 في الحزمة الارضية عند الزخم J=12 لكل من نظيري Ce 130-134 وعند J=10 لنظير 134Ce . حيث ان ابرز انحناء حصل للنظير ل 134Ce ويعود السبب الى زيادة عدد الجسيمات (nucleons) ونقصان عدد الفجوات في الغلاف نفسه.ان ظهور هذا الانحناء يعني حدوث انخفاض في طاقة الانتقال عند الزخم J=12 لكل من نظيري 130,132Ce ماعدا النظير 134Ce فقد لوحظ نقصان طاقة الانتقال لهذا النظير عند زخم J=10 نتيجة حدوث ظاهرة الفصل للنيوكليونات المقترنة خارج القشرة المغلقة [6].كما تم فحص واختبار وجود ظاهرة الانحناء الخلفي من عدمه لنظائر السيريوم ذات العدد الكتلي 142-152من خلال حساب عزم القصور الذاتي وطاقة الانتقال بين المستويات للحزم الارضية لهذه النوى 142-152Ce حيث لم تظهر نتائج البحث اي وجود لظاهرة الانحناء الخلفي في الحزم الأرضية الدورانية لهذه النوى نتيجة عدم انفصال زوج النيترونات مما يعني عدم حدوث تغيير في خصائص هذا النوى التي تمتاز بانتقال طور من الدرجة الأولىFirst-order phase transition)) [9])
كما شخصت ظاهرة الانحناء الخلفي في نظيري الروثينيوم(Ru ) [10]الزوجية-الزوجية ذات العدد الكتلي 98,96 عند الزخوم J=4 وJ=8 على التوالي. ان هذا التاثير يعود الى تقاطع الحزمتين Crossing Two bands بسبب اختلاف عزم القصور الذاتي في الحزمتين المتقاطعتين إذ أن الحزمة الارضية هي خط حالات الطاقة الاوطا لكل زخم, تتغير مع عزم القصور الذاتي نتيجة التقاطع وان هذا التقاطع يتكرر عدة مرات ممايسبب تغيير في شكل وتناظر النوى.
أما بالنسبة لنوى البلاتينيوم Pt الزوجية ذات العد الكتلي من 186-196 فهي لا تظهر اي انحناءات في المخططات الخاصة بعزم القصور الذاتي كدالة لمربع الطاقة الدورانية وهذا يشير الى عدم تاثير قوة كوريولس على النيكليونات خارج القشرة وبالتالي لا تتحقق ظاهرة الانحناء الخلفي في هذه النوى[11] . ان حدوث ظاهرة الانحناء الخلفي يعني حدوث تغيير في الخصائص وهذا التغيير لايقتصرعلى تناظر محدد فقد يظهر في النوى ذات الخصائص الاهتزازية أو الدورانية او كاما غير المستقرة.

المصادر :
[1] M. Ploszajczak and A. Faessler, The rotation alignment in the actinide region, J. Phys. G: Nucl. Phys., 8 (1982(
[2] Grosse E., Test of the Backbending Models Using Odd-A Nuclei, Phys. Rev. Lett, 31 (1977(
[3] B. Mottelson and J. Valatin ,Effect of Nuclear Rotation on the Pairing, Phys. Rev. Lett. , 5 (1960)
[4] K. S. Krane, D. Halliday, Introductory nuclear physics, 1987.
[5] م. الجبوري, ظاهرة الانحناء الخلفي في نظائر السيريوم130-134 الزوجية الزوجية مجلة ديالى للعلوم الصرفة, 10 (2014) 31.
[6] K. Hara, Y. Sun, Studies of high-spin states in rare-earth nuclei using angular momentum projection method :(II). Signature inversion in doubly odd nuclei, Nuclear Physics A, 531, (1991) 221-236 .

[7] R. Bengtsson , S. Frauendorf , Quasiparticle spectra near the yrast line, Nucl. Phys. Rev. Lett, 17 (1979) 327 .
[8] م.ع.د. الجبوري, محاكاة حاسوبية جديدة لانموذج البوزونات المتفاعلة لدراسة الانحناء الخلفي لنظائر الزينون الزوجية الزوجية , جامعة الموصل, كلية التربية, 2008.
[9] A. A. Mohammed, Ali H. Al Musawi, Shape Transition of even-even Ce isotopes in the Microscopic Interacting Boson Model, Kerbala, 2020.
[10] F. I. Sharrad, I. Hossain, I.M. Ahmed, H.Y. Abdullah, S.T. Ahmad, A.S. Ahmed, U(5) Symmetry of Even 96,98Ru Isotopes Under the Framework of Interacting Boson Model (IBM-1), Brazilian Journal of Physics, 45 (2015) 340-346.
[11] H.H. kassim, Negative Parity States and Some Electromagnetic Transition Properties of Even-Odd Platinum Isotopes, in: Science of physics, Kerbala Unversity, 2014.