از روزنامه نگاری غیرانتفاعی حمایت کنید.
هنگامی که در اوایل سال 2022 روشن شود، شتاب‌دهنده ذرات پرتوهای ایزوتوپی نادر (نشان داده شده) پرتوهای یون را تا حدود نصف سرعت نور شتاب می‌دهد.
FRIB
نوشته

حلقه‌های بورومین که بر روی نشان قرن پانزدهم یک خانواده ایتالیایی حک شده‌اند و زیارتگاه باستانی ژاپنی را تزیین می‌کنند، از نظر نمادین قدرتمند هستند. یک حلقه را از سه دایره متصل بردارید و دو حلقه دیگر از هم جدا می شوند. تنها زمانی که هر سه در هم تنیده شده باشند، ساختار حفظ می شود. حلقه ها مفاهیم وحدت، تثلیث مقدس مسیحی و حتی برخی از هسته های اتمی عجیب و غریب را نشان می دهند.
نوع کمیاب یا ایزوتوپ لیتیوم دارای هسته ای است که از سه قسمت به هم پیوسته تشکیل شده است. هسته لیتیوم 11 به یک خوشه اصلی از پروتون ها و نوترون ها که توسط دو نوترون کنار هم قرار گرفته اند، جدا می شود که هاله ای را در اطراف هسته تشکیل می دهند. هر یک از قطعات را بردارید و سه نفر مانند حلقه های Borromean از بین می روند.
نه تنها این، هسته لیتیوم-11 بسیار زیاد است. با وجود هاله وسیع خود، با وجود داشتن نزدیک به 200 پروتون و نوترون کمتر، به اندازه یک هسته سرب است. کشف هاله گسترده لیتیوم-11 در اواسط دهه 1980 دانشمندان را شوکه کرد ( SN: 8/20/88، ص 124 )، و همچنین طبیعت بورومی آن. فیلومنا نونس، نظریه‌پرداز هسته‌ای از دانشگاه ایالتی میشیگان در لنسینگ شرقی، می‌گوید: «پیش‌بینی در این مورد وجود نداشت». این یکی از آن اکتشافاتی بود که به این صورت بود، چه؟ چه خبر است؟ ”
لیتیوم 11 تنها یک نمونه از اتفاقاتی است که وقتی هسته ها عجیب می شوند. نونس می‌گوید، چنین هسته‌هایی «خواصی شگفت‌انگیز دارند». آنها می توانند به اشکال غیرعادی مانند گلابی تغییر شکل دهند ( SN: 6/15/13, p. 14 ). یا می‌توان آن‌ها را در پوستی از نوترون‌ها پوشاند – مانند پوست روی یک میوه هسته‌ای غیرقابل خوردن ( SN: 6/5/21، ص 5 ).
یک ابزار جدید به زودی به دانشمندان کمک می کند تا این میوه های عجیب و غریب را از درخت انگور اتمی بچینند. محققان برای استفاده از یک شتاب دهنده ذرات در ایالت میشیگان برای مطالعه برخی از نادرترین هسته های اتمی در صف هستند. هنگامی که در اوایل سال 2022 افتتاح شد، تأسیسات پرتوهای ایزوتوپی نادر یا FRIB (تلفظ "eff-rib")، الکترون‌ها را از اتم‌ها جدا می‌کند تا یون‌ها بسازند، آنها را تا سرعت بالا می‌چرخاند و سپس آنها را به هدف برخورد می‌کند. هسته های ویژه ای را بسازند که دانشمندان می خواهند مطالعه کنند.
آزمایش‌ها در FRIB محدودیت‌های هسته‌ها را بررسی می‌کنند، بررسی می‌کنند که چه تعداد نوترون می‌توانند در یک هسته معین جمع شوند، و بررسی می‌کنند که وقتی هسته‌ها از پیکربندی‌های پایدار موجود در ماده روزمره دور می‌شوند چه اتفاقی می‌افتد. با داده‌های FRIB، دانشمندان قصد دارند نظریه‌ای را گردآوری کنند که ویژگی‌های همه هسته‌ها، حتی توپ‌های عجیب و غریب را توضیح دهد. هدف اصلی دیگر: تعیین داستان منشأ عناصر شیمیایی متولد شده در محیط‌های شدید فضا.
و اگر دانشمندان خوش‌شانس باشند، معماهای هسته‌ای شگفت‌انگیز جدید، شاید حتی عجیب‌تر از لیتیوم 11، پدیدار شوند. براد شریل، فیزیکدان هسته‌ای، مدیر علمی FRIB، می‌گوید: «ما نگاه جدیدی به یک قلمرو ناشناخته خواهیم داشت. ما فکر می کنیم که می دانیم چه چیزی پیدا خواهیم کرد، اما بعید است که همه چیز همانطور که ما انتظار داریم باشد."
هسته لیتیوم 11 دارای یک مرکز پر از پروتون و نوترون است که توسط دو نوترون در هاله ای وسیع احاطه شده است. اگر یکی از این سه جزء حذف شود، هسته نمی تواند محدود بماند، چیزی که به عنوان هسته بورومین شناخته می شود.
هسته‌های اتمی در انواع مختلفی وجود دارند. دانشمندان 118 عنصر شیمیایی را کشف کرده‌اند که با تعداد پروتون‌های هسته‌شان مشخص می‌شود (SN: 1/19/19، ص 18 ). هر یک از این عناصر دارای ایزوتوپ‌های متنوعی هستند، نسخه‌های متفاوتی از عنصر که با تغییر تعداد نوترون‌های درون هسته تشکیل شده‌اند. دانشمندان وجود حدود 8000 ایزوتوپ از عناصر شناخته شده را پیش بینی کرده اند، اما تنها حدود 3300 ایزوتوپ در آشکارسازها ظاهر شده اند. محققان انتظار دارند که FRIB فرورفتگی قابل توجهی در ایزوتوپ های گم شده ایجاد کند. ممکن است 80 درصد ایزوتوپ‌های احتمالی را برای همه عناصر موجود در اورانیوم، از جمله بسیاری از ایزوتوپ‌هایی که قبلاً دیده نشده‌اند، شناسایی کند.
آشناترین هسته‌ها هسته‌هایی از تقریباً 250 ایزوتوپ هستند که پایدار هستند: آنها به انواع دیگر اتم‌ها تجزیه نمی‌شوند. رتبه ایزوتوپ های پایدار شامل نیتروژن-14 و اکسیژن-16 در هوایی که تنفس می کنیم و کربن-12 موجود در همه موجودات زنده شناخته شده است. عدد زیر نام عنصر، تعداد کل پروتون ها و نوترون های هسته را نشان می دهد.
هسته های پایدار دارای ترکیب مناسبی از پروتون ها و نوترون ها هستند. تعداد بسیار زیاد یا کم نوترون باعث تجزیه یک هسته می شود ، گاهی اوقات به آرامی در طی میلیاردها سال، گاهی اوقات در کسری از ثانیه ( SN: 3/2/19، ص 32 ). برای درک آنچه در درون این هسته های ناپایدار می گذرد، دانشمندان آنها را قبل از پوسیدگی مطالعه می کنند. به طور کلی، وقتی تعادل پروتون-نوترون بیشتر و بیشتر از بین می رود، یک هسته از ثبات دورتر می شود و ویژگی های آن غریب تر می شود.
چنین نمونه های عجیب و غریبی محدودیت های نظریه های دانشمندان در مورد هسته اتم را آزمایش می کنند. در حالی که یک نظریه داده شده ممکن است به درستی هسته هایی را که نزدیک به ثبات هستند توضیح دهد، ممکن است برای هسته های غیرعادی تر شکست بخورد. اما فیزیکدانان نظریه‌ای می‌خواهند که بتواند غیرعادی‌ترین تا پیش پاافتاده‌ترین را توضیح دهد.
ویتولد نازارویچ، فیزیکدان نظری هسته‌ای، دانشمند ارشد FRIB، می‌گوید: «ما دوست داریم بفهمیم هسته اتم چگونه ساخته می‌شود، چگونه کار می‌کند.
سرفصل‌ها و خلاصه‌ای از آخرین مقالات Science News ، به صندوق پستی شما تحویل داده شده است
با تشکر از شما برای ثبت نام!
مشکلی در ثبت نام شما وجود داشت.
پرتوهای شتاب دهنده یون در FRIB مانند گله گربه است.
توماس گلاسماچر، مدیر آزمایشگاه FRIB، می‌گوید: در ابتدا، "این فقط یک گربه است". گربه‌ها به این طرف یا آن طرف پر پیچ و خم می‌شوند، اما اگر بتوانید دسته‌های سرکش را به سمتی خاص سوق دهید – شاید یک قوطی غذای گربه را باز کنید – گربه‌ها با وجود تمایل طبیعی خود به سرگردانی شروع به حرکت با هم می‌کنند. او می‌گوید: «به زودی، این جریانی از گربه‌ها است.
در مورد FRIB، گربه‌ها یون‌ها هستند – اتم‌هایی که برخی یا تمام الکترون‌های آن‌ها از بین رفته است. و به جای غذای گربه، نیروهای الکترومغناطیسی آنها را به حرکت دسته جمعی وادار می کند.
سفر در یکی از دو منبع یونی FRIB آغاز می شود، جایی که عناصر تبخیر و یونیزه می شوند. پس از مقداری شتاب اولیه برای حرکت یون ها، پرتو وارد شتاب دهنده خطی می شود، که این همان چیزی است که ذرات را در حرکت واقعی قرار می دهد. شتاب دهنده خطی شبیه یک قطار باری کوچک شده است – خطی متشکل از 46 جعبه به رنگ بستنی پسته ای، هر کدام حدود 2.5 متر ارتفاع، با طول های متفاوت. اما شتاب‌دهنده پرتو را بسیار سریع‌تر از یک قطار پر از بار می‌فرستد – تا حدود نصف سرعت نور.
درون جعبه‌های سبز رنگ که کرایومدول‌ها نامیده می‌شوند، حفره‌های ابررسانا فقط تا چند کلوین سرد می‌شوند، یک لکه بالاتر از صفر مطلق. در این دماها، حفره ها می توانند یون ها را با استفاده از میدان های الکترومغناطیسی که به سرعت در حال نوسان هستند، شتاب دهند. زنجیره‌ای از ماژول‌های پسته به شکل گیره‌ای در اطراف تأسیسات می‌پیچد، این انقباض لازم است تا شتاب‌دهنده تقریباً 450 متری در تونل 150 متری که آن را در خود جای داده است، قرار گیرد.
هنگامی که پرتو به طور کامل شتاب می گیرد، به یک هدف گرافیتی برخورد می کند. این ضربه سخت، پروتون‌ها و نوترون‌ها را از هسته یون‌های ورودی جدا می‌کند و ایزوتوپ‌های جدید و کمیاب‌تر را تشکیل می‌دهد. سپس، مورد خاصی که یک دانشمند می خواهد مطالعه کند، توسط آهنرباهایی که ذرات را بر اساس جرم و بار الکتریکی آنها هدایت می کند، از ریفر جدا می شود. سپس ذرات مورد نظر به منطقه آزمایشی فرستاده می‌شوند، جایی که دانشمندان می‌توانند از آشکارسازهای مختلف برای بررسی چگونگی تجزیه ذرات، اندازه‌گیری خواص آنها یا تعیین واکنش‌هایی که متحمل می‌شوند استفاده کنند.
شتاب دهنده FRIB به شکل یک گیره کاغذ خم شده است تا در طول کامل 450 متری دستگاه در تونلی که در آن قرار دارد، قرار گیرد. چهل و شش کریو مدول (جعبه های سبز) حاوی حفره های ابررسانایی هستند که ذرات را تسریع می کنند. هنگامی که یون ها شتاب می گیرند، آنها را به هدف می کوبند تا ایزوتوپ های جدید ایجاد کنند. دورتر از خط، آهنرباها ایزوتوپ های خاصی را که دانشمندان می خواهند مطالعه کنند، جدا می کنند.
انرژی پرتو FRIB برای تولید ایزوتوپ های کمیاب به دقت انتخاب شده است. انرژی بیش از حد هسته ها را هنگام برخورد با هدف از هم جدا می کند. بنابراین FRIB طوری طراحی شده است که به کمتر از یک صدم انرژی برخورد دهنده بزرگ هادرونی در سرن در نزدیکی ژنو، پرانرژی ترین شتاب دهنده جهان، برسد.
در عوض، پتانسیل شتاب‌دهنده جدید بر شدت افزایش یافته آن استوار است: اساساً، ذرات بسیار زیادی در پرتو خود دارد. به عنوان مثال، FRIB قادر خواهد بود 50 تریلیون یون اورانیوم در ثانیه را به هدف خود بکوبد. در نتیجه، جریان های شدیدتری از ایزوتوپ های کمیاب را نسبت به پیشینیان خود تولید خواهد کرد.
برای ایزوتوپ هایی که نسبتاً آسان تولید می شوند، FRIB حدود یک تریلیون در ثانیه تولید می شود. مقدار زیادی برای مطالعه این امر چشم‌اندازی را برای بررسی دقیق ایزوتوپ‌هایی که ساختن آنها دشوارتر است، باز می‌کند. این ایزوتوپ‌ها ممکن است یک بار در هفته در FRIB ظاهر شوند، اما این ایزوتوپ‌ها هنوز خیلی بیشتر از پرتوهای ضعیف‌تر است. نونس که یکی از رهبران ائتلافی از فیزیکدانان نظری است که از تحقیقات در FRIB حمایت می‌کنند، می‌گوید: «شما نمی‌توانید دوش بگیرید، اگر فقط چکه کند، نمی‌ماند». اکنون، "FRIB قرار است با شلنگ آتش نشانی وارد شود."
این شلنگ آتش نشانی همچنین برای مشخص کردن یک مرز مهم به نام خط قطره نوترون مفید خواهد بود.
سعی کنید تعداد زیادی نوترون را در یک هسته قرار دهید، و با بیرون ریختن یک نوترون تقریباً بلافاصله تجزیه می شود. یک سنجاب حریص را تصور کنید که گونه هایش آنقدر پر از آجیل است که وقتی می خواهد یکی دیگر را فرو کند، مهره دیگری درست بیرون می زند. آستانه ای که در آن هسته ها به این ترتیب تجزیه می شوند، محدودیت های نهایی را برای هسته های محدود نشان می دهد. در نموداری از عناصر شناخته شده و ایزوتوپ های آنها، این مرز یک خط، خط قطره نوترون را ترسیم می کند. تاکنون، دانشمندان مکان این مرزبندی حیاتی را حداکثر از طریق عنصر دهم جدول تناوبی، یعنی نئون، می دانند.
هیدر کرافورد، فیزیکدان هسته‌ای از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا، می‌گوید: FRIB تنها راه سنگین‌تر و به اندازه کافی دورتر برای تعیین خط قطره‌ای خواهد بود. انتظار می رود FRIB خط قطره نوترون را تا عنصر 30، روی، و شاید حتی دورتر تعیین کند.
دانشمندان تعداد زیادی ایزوتوپ از عناصر شیمیایی (سبز) را کشف کرده اند. انتظار می رود FRIB ایزوتوپ های جدید (فیروزه ای) را در محدوده کامل ایزوتوپ های پیش بینی شده (طلا) پیدا کند. خط قطره‌ای نوترون، لبه پایینی ناحیه رنگی، محدودیت‌های هسته‌ها را مشخص می‌کند، اما دانشمندان دقیقاً نمی‌دانند کجا قرار دارد.
در نزدیکی آن خط قطره ای، جایی که تعداد نوترون ها بسیار بیشتر از پروتون ها است، جایی است که هسته ها به ویژه عجیب می شوند. لیتیوم-11، با هاله بزرگ خود، درست در کنار خط قطره ای قرار دارد. کرافورد بر روی ایزوتوپ های منیزیم که نزدیک به خط قطره هستند تمرکز می کند. رایج ترین ایزوتوپ پایدار منیزیم دارای 12 پروتون و 12 نوترون است. هدف اصلی کرافورد، منیزیم-40، دارای 12 پروتون و بیش از دو برابر تعداد نوترون – 28 – در هسته خود است.
کرافورد می‌گوید: «این دقیقاً در حدود وجود است. در آنجا، نظریه هایی که خواص هسته ها را پیش بینی می کنند دیگر قابل اعتماد نیستند. فیزیکدانان نظری همیشه نمی توانند مطمئن باشند که یک هسته معین در این قلمرو چه اندازه و شکلی می تواند داشته باشد یا حتی به عنوان یک هسته محدود واجد شرایط است یا خیر. یک نظریه داده شده همچنین ممکن است هنگام پیش‌بینی اینکه چه مقدار انرژی برای ضربه زدن به هسته به حالت‌های مختلف انرژی‌دار آن نیاز است، کوتاه بیاید. فاصله این سطوح انرژی به عنوان نوعی اثر انگشت از یک هسته اتمی عمل می کند، هسته ای که به جزئیات شکل هسته و سایر خواص بسیار حساس است.
کرافورد و همکارانش در سال 2019 در Physical Review Letters گزارش دادند که مطمئناً، منیزیم-40 به طور غیرمنتظره ای رفتار می کند . در حالی که تئوری‌ها پیش‌بینی می‌کردند که سطوح انرژی آن با ایزوتوپ‌های منیزیم با نوترون‌های کمی کمتر مطابقت داشته باشد، سطوح انرژی منیزیم-40 به طور قابل‌توجهی کمتر از همسایگانش بود.
در ماه اوت، کرافورد متوجه شد که یکی از اولین دانشمندانی خواهد بود که از FRIB استفاده می کند. دو آزمایشی که او و همکارانش پیشنهاد کردند برای دور اول از حدود 30 آزمایش که در دو سال اول FRIB انجام می‌شد، انتخاب شدند. او نگاه دقیق‌تری به منیزیم-40 خواهد داشت که مانند لیتیوم-11 دارای هسته بورومین است. کرافورد اکنون قصد دارد تعیین کند آیا ایزوتوپ انتخابی او دارای هسته هاله ای است یا خیر. این یکی از توضیح های ممکن برای عجیب بودن منیزیم-40 است. علیرغم این واقعیت که هسته های دارای هاله برای چندین دهه شناخته شده اند، نظریه ها هنوز نمی توانند به طور قابل اعتماد پیش بینی کنند که کدام هسته با آنها تزئین می شود. درک منیزیم 40 می تواند به دانشمندان کمک کند تا حساب خود را از تزئینات نوترونی هسته ها ثابت کنند.
منیزیم-40 ناپایدار نسبت به منیزیم-24 معمولی و پایدار دارای هسته ای با نوترون های بسیار بیشتر (آبی) است، اگرچه هر دو دارای تعداد پروتون های یکسانی هستند (قرمز). دانشمندان می خواهند بدانند که آیا منیزیم-40 دارای یک هسته معمولی است یا هسته ای با هاله نوترونی بزرگ.
منیزیم-24
منیزیم استاندارد 40
منیزیم-40 با هاله
فیزیکدان‌ها می‌خواهند بتوانند مانند مکانیک‌های زیر کاپوت به اطراف بچرخند تا واکنش‌های هسته‌ای کیهانی را که باعث حرکت جهان می‌شود، درک کنند. "فیزیک هسته ای مانند موتور یک ماشین اسپرت است. آنی آپراهامیان، فیزیکدان هسته‌ای از دانشگاه نوتردام در ایندیانا، می‌گوید آنچه در موتور اتفاق می‌افتد، تعیین می‌کند که ماشین چقدر خوب عمل کند.
کیهانی که توسط آن موتور کار می‌کند می‌تواند مکانی خشن برای هسته‌ها باشد، که با انفجارهای ستاره‌ای چشمگیر و شرایط شدید، از جمله موادی که در اثر کوبیدن گرانش در قسمت‌های فوق‌العاده تنگ فشرده شده‌اند، نقطه‌گذاری می‌شود. این محیط‌ها بر خلاف محیط‌هایی که معمولاً روی زمین دیده می‌شوند، شگفتی‌های فیزیک هسته‌ای را ایجاد می‌کنند. FRIB به دانشمندان اجازه می دهد تا نگاهی اجمالی به برخی از این فرآیندها داشته باشند.
برای مثال، فیزیکدانان فکر می‌کنند که برخی از محیط‌های غنی از نوترون دیگ‌هایی هستند که بسیاری از عناصر شیمیایی جهان در آن پخته می‌شوند. این ارتباط کیهانی به جولی سیزوسکی، فیزیکدان هسته ای اجازه داد تا رویای دوران کودکی خود را محقق کند.
او می گوید، وقتی سیزوسکی یک دختر کوچک بود، حشره نجوم را گرفت. تصمیم گرفتم ستاره شناس شوم تا بتوانم به فضا بروم.» ممکن است به نظر برسد که او از وسواس دوران کودکی خود به چپ چرخیده است. او هرگز به مدار نرسید و ستاره شناس نشد.
اما پژواک آن رویای کودکی اکنون تحقیقات او را ثابت می کند. او به‌زودی به‌جای نگاه کردن به ستاره‌ها با تلسکوپ، از FRIB برای افشای اسرار کیهان استفاده خواهد کرد.
سیزوسکی، از دانشگاه راتگرز در نیوبرانزویک، نیوجرسی، در تلاش است تا جزئیات واکنش‌های هسته‌ای کیهانی را که مسئول هسته‌هایی هستند که ما را احاطه کرده‌اند، آشکار کند. او می‌گوید: «من سعی می‌کنم بفهمم عناصر، به ویژه آنهایی که از آهن سنگین‌تر هستند، چگونه سنتز شده‌اند.
بسیاری از عناصر اطراف ما – و در ما – در ستارگان شکل گرفتند. با بالا رفتن سن ستارگان بزرگ، هسته‌های اتمی به تدریج بزرگ‌تر را در هسته‌های خود به هم می‌جوشند و عناصری دورتر در امتداد جدول تناوبی ایجاد می‌کنند – اکسیژن، کربن، نئون و غیره. اما این روند در آهن متوقف می شود. بقیه عناصر باید به گونه ای دیگر متولد شوند.
فرآیندی به نام فرآیند جذب سریع نوترون یا فرآیند r، مسئول بسیاری از عناصر دیگر موجود در طبیعت است. در فرآیند r، هسته‌های اتمی به سرعت نوترون‌ها را جذب می‌کنند و تا توده‌های بزرگ حجیم می‌شوند. فست نوترون با واپاشی های رادیواکتیو که عناصر جدیدی را تشکیل می دهند در هم آمیخته است. مشاهده دو ستاره نوترونی در حال ادغام در سال 2017 نشان داد که چنین برخوردهایی مکانی است که در آن فرآیند r اتفاق می افتد ( SN: 11/11/17، ص 6 ). اما دانشمندان گمان می‌کنند که ممکن است این اتفاق در سایر مکان‌های کیهانی نیز رخ دهد ( SN: 6/8/19، ص 10 ).
Cizewski و همکارانش در حال مطالعه شکل کوتاه شده ای از فرآیند r هستند که ممکن است در ابرنواخترها رشد کند، که ممکن است فضای کافی برای فرآیند کامل r را نداشته باشد. این تیم ژرمانیوم 80 را که نقشی اساسی در فرآیند ضعیف r بازی می کند، به صفر رسانده است. فیزیکدانان می خواهند بدانند که این هسته چقدر احتمال دارد که نوترون دیگری را به ژرمانیوم-81 جذب کند. در FRIB، Cizewski یک پرتو از ژرمانیوم-80 را به دوتریوم که دارای یک پروتون و یک نوترون در هسته خود است، خواهد کوبید. دانستن اینکه ژرمانیوم-80 هر چند وقت یکبار نوترون را جذب می کند به دانشمندان کمک می کند تا زنجیره نوترون-slurping فرآیند ضعیف r را، هر کجا که ممکن است ظاهر شود، بیابند.
مانند حلقه‌های بورومی به هم پیوسته، جنبه‌های مختلف فیزیک هسته‌ای از اسرار کیهان گرفته تا عملکرد درونی هسته‌ها، به شدت در هم تنیده شده‌اند. هسته‌های عجیب و غریبی که FRIB می‌پزد همچنین می‌تواند به فیزیکدانان اجازه دهد تا با آزمایش برخی قوانین اساسی طبیعت، به زیربنای فیزیک دست یابند. و یک جنبه عملی نیز برای این تسهیلات وجود دارد. دانشمندان می توانند برخی از ایزوتوپ هایی را که FRIB تولید می کند برای استفاده در روش های پزشکی جمع آوری کنند.
فیزیکدانان برای شگفتی آماده هستند. نازارویچ می‌گوید: «هر بار که ما چنین تأسیساتی را می‌سازیم، اکتشافات جدید و پیشرفت‌هایی در علم به دست می‌آیند. مانند کشف هسته بورومین لیتیوم-11 در دهه 1980، دانشمندان ممکن است چیزی کاملاً غیرمنتظره پیدا کنند.
دانشمندان امیدوارند در کنار مطالعه هسته های اتمی در نقاط افراطی و کاوش در فیزیک هسته ای ستارگان، از FRIB برای پیشرفت در دو زمینه کلیدی دیگر استفاده کنند.
دانشمندان قصد دارند ایزوتوپ های تولید شده در FRIB را برای کاربردهای اجتماعی جمع آوری کنند. به عنوان مثال، در پزشکی، ایزوتوپ های خاصی مانند تربیوم-149 را می توان برای پرتو درمانی یا تصویربرداری پزشکی استفاده کرد.
هنگامی که این ایزوتوپ از فلز خاکی کمیاب تربیوم تجزیه می شود، می تواند ذرات آلفا (هسته هلیوم) را منتشر کند که می تواند سلول های سرطانی را از بین ببرد. نیمه عمر 4.1 ساعت آن در یک نقطه شیرین است: آنقدر سریع که اثر داشته باشد – صدها سال طول نمی کشد تا از بین برود – اما نه آنقدر سریع که در عرض چند ثانیه از بین برود، قبل از اینکه بتواند کار خود را انجام دهد.
دانشمندان قصد دارند قوانین فیزیک خاصی را بررسی کنند، به عنوان مثال، این ایده که ماده و پادماده مانند تصاویر آینه ای رفتار می کنند. برخی از اثرات فرضی فیزیک می تواند باعث شود که ذرات این قانون را نادیده بگیرند، و این می تواند به توضیح اینکه چرا ماده بیش از پادماده در جهان وجود دارد کمک کند.
اثراتی که می‌توانند باعث رفتار متفاوت ماده و پادماده شوند، ممکن است باعث جدا شدن بار الکتریکی در اتم شوند، با بار مثبت کمی بیشتر در یک طرف اتم و منفی‌تر در طرف دیگر. در بیشتر اتم‌ها، این جدایی ممکن است برای اندازه‌گیری خیلی کوچک باشد. اما در رادیوم 225 که دارای هسته گلابی شکل است، اثر قوی تر خواهد بود، زیرا عدم تقارن هسته باید عدم تقارن بار اتم را افزایش دهد.
سوالات یا نظراتی در مورد این مقاله دارید؟ به ما در feedback@sciencenews.org ایمیل بزنید
F. Nunes. چرا نظریه پردازان درباره هسته های عجیب و غریب هیجان زده هستند؟ فیزیک امروز جلد 74، مه 2021، ص. 34. doi: 10.1063/PT.3.4748.
L. Neufcourt و همکاران . محدودیت های کمی از چشم انداز هسته ای . بررسی فیزیکی ج . جلد 101، آوریل 2020، ص. 044307. doi: 10.1103/PhysRevC.101.044307.
H. L. Crawford و همکاران. اولین طیف سنجی هسته قطره ای نزدیک 40 میلی گرم . نامه های بررسی فیزیکی جلد 122، 8 فوریه 2019، ص. 052501. doi: 10.1103/PhysRevLett.122.052501.
AB Balantekin و همکاران. نظریه هسته ای و علم تاسیسات برای پرتوهای ایزوتوپی نادر . حروف فیزیک مدرن A. جلد 29، 10 آوریل 2014، ص. 1430010. doi: 10.1142/S0217732314300109.
R. Surman et al . مطالعات حساسیت برای فرآیند r ضعیف: نرخ جذب نوترون . پیشرفت های AIP جلد 4، 26 فوریه 2014، ص. 041008. doi: 10.1063/1.4867191.
DF Geesaman و همکاران. فیزیک یک شتاب دهنده ایزوتوپی نادر . بررسی سالانه علوم هسته ای و ذرات . جلد 56، 18 آوریل 2006، ص. 53. doi: 10.1146/annurev.nucl.55.090704.151604.
امیلی کانور، نویسنده فیزیک، دارای مدرک دکترا است. در فیزیک از دانشگاه شیکاگو. او دو بار برنده جایزه انجمن نویسندگان علوم دی سی است.
Science News در سال 1921 به عنوان یک منبع مستقل و غیرانتفاعی اطلاعات دقیق در مورد آخرین اخبار علم، پزشکی و فناوری تاسیس شد. امروز، ماموریت ما یکسان است: توانمندسازی مردم برای ارزیابی اخبار و دنیای اطرافشان. این توسط Society for Science منتشر شده است، یک سازمان غیرانتفاعی عضویت 501(c)(3) که به مشارکت عمومی در تحقیقات علمی و آموزش اختصاص دارد.
© Society for Science & the Public 2000–2021. تمامی حقوق محفوظ است.
مشترکین، برای دسترسی کامل به آرشیو اخبار علمی و نسخه های دیجیتال، آدرس ایمیل خود را وارد کنید.
مشترک نیستید؟
الان یکی شو

source

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *