|
Понимание фундаментальной науки на Земле и в космосе
|
|
|
|
Создав пять новых изотопов, международная исследовательская группа, работающая в Установке для пучков редких изотопов (FRIB) в Университете штата Мичиган, приблизила звезды к Земле. Об изотопах, известных как тулий-182, тулий-183, иттербий-186, иттербий-187 и лютеций-190, сообщается в журнале Physical Review Letters. Они представляют собой первую партию новых изотопов, произведенных в FRIB, пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики США (DOE-SC), поддерживающем миссию Управления ядерной физики DOE-SC. Новые изотопы показывают, что FRIB приближается к созданию образцов ядерного оружия, которые в настоящее время существуют только тогда, когда сверхплотные небесные тела, известные как нейтронные звезды, сталкиваются друг с другом. «Это самое интересное», — сказала Александра Гаде, профессор физики ФРИБ и факультета физики и астрономии МГУ, научный директор ФРИБ. «Мы уверены, что сможем приблизиться еще ближе к тем ядрам, которые важны для астрофизики».
|
|
|
|
Гаде также является соавтором проекта, которым руководил старший физик-исследователь ФРИБ Олег Тарасов. В состав исследовательской группы входила группа из ФРИБ и МГУ, а также сотрудники Института фундаментальных наук в Южной Корее и RIKEN в Японии (аббревиатура, которая переводится как Институт физико-химических исследований). «Вероятно, это первый раз, когда эти изотопы существуют на поверхности Земли», — сказал Брэдли Шерилл, заслуженный профессор Университета Колледжа естественных наук МГУ и руководитель отдела передовых сепараторов редких изотопов во ФРИБ. Для объяснения того, что означает «продвинутый» в этом контексте, Шерилл сказала, что исследователям потребовалась всего лишь пара отдельных частиц нового изотопа, чтобы подтвердить его существование и идентичность с помощью самых современных инструментов FRIB. Теперь, когда исследователи знают, как создавать эти новые изотопы, они могут начать производить их в больших количествах для проведения экспериментов, которые раньше были невозможны. Исследователи также стремятся следовать проложенному ими пути, чтобы создавать больше новых изотопов, которые еще больше похожи на те, что встречаются в звездах.
|
|
|
«Мне нравится проводить аналогию с путешествием. Мы с нетерпением ждали возможности отправиться туда, где никогда раньше не были, и это первый шаг», — сказала Шерилл. «Мы покинули дом и начинаем исследовать». Наше Солнце — космическая атомная фабрика. Он достаточно мощный, чтобы взять ядра двух атомов водорода или ядер и соединить их в одно ядро гелия. Водород и гелий — первые и самые легкие элементы периодической таблицы элементов. Чтобы добраться до более тяжелых элементов на столе, требуется еще более интенсивная среда, чем та, что находится на солнце. Ученые предполагают, что такие элементы, как золото, которое примерно в 200 раз массивнее водорода, образуются при слиянии двух нейтронных звезд. Нейтронные звезды — это остатки ядер взорвавшихся звезд, которые изначально были намного больше нашего Солнца, но не настолько, чтобы в своих последних действиях они могли стать черными дырами. Хотя нейтронные звезды и не являются черными дырами, они по-прежнему вмещают огромную массу в очень скромные размеры.
|
|
|
|
«Они размером с Лансинг и массой нашего Солнца», — сказала Шерилл. «Это не точно, но люди думают, что все золото на Земле образовалось в результате столкновений нейтронных звезд». Создав изотопы, присутствующие в месте столкновения нейтронной звезды, ученые смогут лучше изучить и понять процессы, связанные с образованием этих тяжелых элементов. Пять новых изотопов не являются частью этой среды, но они ближе всего к тому, чтобы ученые подошли к достижению этой особой территории, и перспективы достижения этой особой территории очень хорошие. Чтобы создать новые изотопы, команда направила луч ионов платины на углеродную мишень. Ток пучка, разделенный на состояние заряда, составил 50 наноампер. С момента проведения этих экспериментов FRIB уже увеличил мощность луча до 350 наноампер и планирует достичь мощности до 15 000 наноампер.
|
|
|
|
Между тем, новые изотопы сами по себе интересны, предоставляя сообществу ядерных исследователей новые возможности сделать шаг в неизведанное. «Неудивительно, что эти изотопы существуют, но теперь, когда они у нас есть, у нас есть коллеги, которые будут очень заинтересованы в том, что мы сможем измерить дальше», — сказал Гейд. «Я уже начинаю думать о том, что мы можем сделать дальше с точки зрения измерения их периода полураспада, массы и других свойств». Исследование этих количеств изотопов, которые раньше никогда не были доступны, поможет улучшить наше понимание фундаментальной ядерной науки. «Нам еще многому предстоит научиться», — сказала Шерилл. «И мы уже в пути».
|
|
|
|
Источник
|
