Узелковые структуры, называемые скирмионами, могут помочь ученым распутать внутреннюю работу атомных ядер. Скирмион — это крошечное возмущение в веществе, закрученный паттерн, похожий на узелок, который трудно распутать.

В 1960-х годах физик-ядерщик Тони Скирм предположил, что такие структуры могут представлять протоны и нейтроны в ядре в теоретических расчетах. Но несмотря на всю прелесть идеи, она заглохла. В частности, скирмионные расчеты выдавали деформированные ядра.

Но теперь ученые улучшили свои расчеты того, как протоны и нейтроны должны группироваться вместе в картине скирмиона. Эти результаты согласуются с ожиданиями, основанными на экспериментальных данных, и были опубликованы в Physical Review Letters.

Вот суть идеи: внутри ядра частицы под названием «пионы» постоянно снуют туда-сюда, помогая удерживать ядро вместе. Подобно тому, как электрон имеет электрическое поле, способное толкать другие частицы, пионы имеют свои поля. В исходной картине Скирма протоны и нейтроны могут быть описаны как искривления в поле пиона — скирмионы — похожие на узелки, в которые свернуты струны.

В действительности, протоны и нейтроны состоят из меньших субатомных частиц — кварков и глюонов — а фундаментальная теория, описывающая взаимодействие этих частиц, квантовая хромодинамика, невероятно сложная. Скирмионы могли бы упростить расчеты — если бы только давали правильные ответы.

Физики из Университета Дарема в Англии решили некоторые проблемы скирмионов, исследуя атомные ядра углерода-12. Новые результаты приближаются к «физически осмысленным». В конце концов, такие расчеты могут помочь ученым изучить удивительные свойства некоторых ядер. Примером может служить углерод-14, радиоактивный вариант углерода, который можно использовать для датирования древних артефактов.