超级计算机揭开钙-48磁性的秘密

来自 实验室仪器网

近期，科学家们利用超级计算机的强大计算能力，成功揭示了钙-48（Calcium-48）核的磁性特性。这一发现为理解核物理及其在材料科学中的应用提供了重要的新视角。他们的研究结果发表在《物理评论快报》上，不仅有助于更好地理解磁性在其他原子核内的表现方式，还有助于解决十年来实验之间对钙-48磁性行为得出不同结论的分歧。此外，这项研究还可以为超新星内部发生的亚原子相互作用提供新的见解。

科学家们使用了高性能的超级计算机，通过复杂的量子力学模型，对钙-48的核结构进行了详尽的模拟。这些模拟揭示了钙-48核中质子和中子的相互作用，以及它们如何影响其整体磁性。

ORNL计算物理学家Gaute Hagen表示：“钙-48原子核的激发态衰减很快，因为它具有很强的磁相互作用和最高的跃迁强度之一。”“我们对控制原子核形成的规则非常感兴趣。模拟钙-48内部的基本力将有助于我们更好地了解它是如何产生的，或许还能让我们了解其他原子核可能存在的情况。”

钙-48是一种重要的同位素，用于科学研究。它的原子核由20个质子和 28 个中子组成，科学家称这种组合为“双重魔法”。魔法数字（例如20和28）是特定数量的质子或中子，它们通过在原子核内形成完整的外壳来提供稳定性。 

钙-48的强结合力和简单结构也使其成为研究将粒子结合在一起或将其分解的强核力和弱核力的有趣测试对象。就像拨动电灯开关一样，钙-48散射的电子或光子会激发并激活原子核，使其变成磁性并翻转。这一动作称为磁偶极跃迁，主要由单个中子的自旋翻转控制。 

研究发现，钙-48的磁性源于其核内粒子之间的协同作用，这种作用在不同的核能级上起到了关键作用。提出了一种新的理论模型，能够更好地解释钙-48的磁性特征，为未来的核物理研究提供了基础。

这一发现不仅为钙-48的研究打开了新的大门，也为其他核同位素的磁性研究提供了借鉴。研究人员表示，这一成果可能对材料科学、量子计算和核能技术等领域产生深远影响。

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