Atomska jezgra dolaze u različitim oblicima, koji variraju od jajastog („prolatnog“) do sličnog palačinki („oblate“). Ispruženi i spljošteni oblici imaju različite momente inercije. Ovo je otpor tela da se njegova brzina rotacije promeni spoljnom silom. Atomska jezgra različitog oblika sa različitim momentima inercije impliciraju da su potrebne različite količine energije da se različita jezgra okreću.
U prethodnim istraživanjima, merenja su otkrila da se za brze rotacije, na primer u jezgrima kao što su neon-20 ili hrom-48, energija za okretanje neočekivano menja. Naučnici su ovo pripisali anomalnom povećanju momenta inercije za brze rotacije, verovatno zbog ispupčenja nuklearne materije. Raniji modeli su sugerisali da brzo rotirajuća jezgra na kraju postanu sfere, ali noviji modeli su pronašli deformisane oblike. Sada su velike simulacije atomskih jezgara otkrile iznenađujuća nova objašnjenja neuhvatljive fizike brzo rotirajućih jezgara.
Prvi put u skoro 50 godina, naučnici su precizno izračunali momenat inercije i proučavali njegov hipotetski anomalni porast kroz najsavremenije simulacije jezgara. Simulacije za neon-20 repliciraju merenja energije. Zanimljivo je, međutim, da simulacije ne pronalaze anomalan porast. Umesto toga, oni otkrivaju promenu u unutrašnjosti jezgra.
Slične mikroskopske simulacije za hrom-48 potvrđuju ovaj iznenađujući rezultat. Štaviše, rezultati rešavaju dugotrajno pitanje da li ispruženo jezgro koje počinje da se brzo okreće postaje sferično ili spljošteno. Ovo istraživanje, objavljeno u časopisu Physical Review C, pokazuje da se pojavljuje nekoliko konkurentskih oblika, neki rašireni, a neki sputani, koji u proseku izgledaju sferno.
Student u programu Istraživačka iskustva za dodiplomske studije na Državnom univerzitetu Luizijane (LSU), zajedno sa naučnicima sa LSU-a, Državnog univerziteta San Dijega i Češke akademije nauka, precizno je proučavao sadržaj oblika neona-20 koristeći novorazvijeni prvi- principi Teorija modela ljuske bez jezgra prilagođena simetriji.
Ovaj okvir prirodno opisuje deformaciju i klasterske podstrukture atomskih jezgara. Okvir postiže rešenja koja bi inače bila nemoguća građenjem blokova koji poštuju gotovo savršenu simetriju unutar jezgara. Ove najsavremenije nuklearne simulacije otkrivaju složenu kvantnu superpoziciju oblika. Ovo pobija tvrdnju staru 50 godina, zasnovanu na analogiji sa klasičnim rotirajućim objektima, da sve veće rotacije dovode do povećanja nuklearnog momenta inercije.
Za laka jezgra, neon-20 (sa 10 protona i 10 neutrona) je bio kanonski primer pretpostavljenog povećanja momenta inercije. U novim proračunima „prilagođenim simetriji“, moment inercije i nuklearni oblik i unutrašnja struktura (pogledajte sliku c na gornjoj slici) se malo menjaju. Umesto toga, mešanje sa obližnjim nuklearnim stanjem, koje poravnava okretanje čestica i kombinuje oblike, menja energiju.
Slični proračuni za hrom-48 potvrđuju brzo rotirajuće jezgro koje izgleda skoro sferično, u skladu sa nekim modelima. Ovaj model otkriva da je ova sferičnost prosek skoro jednakog mešanja ispruženih i spljoštenih oblika (pogledajte sliku b na gornjoj slici). Ovo predstavlja novi uvid u fiziku brzorotirajućih jezgara.
