Američtí vědci použili novou a inovativní metodu k vytvoření, zachycení a studiu nepolapitelného izotopu helia-8. Pomocí „laserové pasti“ fyzici v Argonské národní laboratoři amerického ministerstva energetiky přesně zmapovali distribuci atomu a mohli bychom nám pomoci pochopit vědu za exotickými neutronovými hvězdami.
Jak tedy „zachytíte“ izotop helia-8? Odpověď není zdaleka jednoduchá, ale argonský fyzik Peter Mueller našel řešení. Použitím cyklotronového zařízení GANIL v severní Francii lze vygenerovat izotopy helia-4, 6 a příležitostně helium-8. Toto je jeden z jediných cyklotronů je svět s dostatkem energie k vytvoření izotopu helia-8. Částice se velmi dobře vytvářejí, ale k oddělení helia-8 od ostatních sourozenců heliových izotopů je zapotřebí chytrého a vysoce přesného laserového „vězení“, do kterého se těžší izotop helia dostane, zatímco umožní ostatním, lehčím izotopům proletět přímo.
Jako „tyče“ vězeňských bran je šest laserů přesně zarovnáno v takovém rozestupu, že jsou zachyceny pouze izotopy s rozměry helia-8. Když se vyrovná, hélium-8 mezi nimi spadne, a pokud se izotop pokusí uniknout, odpudivé síly udržují izotop v klidu. Jakmile je ponechán dostatek času (asi jeden atom helia-8 je generován každé dvě minuty), tým vypálí další dva lasery do středu při stejné frekvenci jako rezonanční frekvence helia-8. Pokud laserové věznice zářily, byl zachycen helium-8.
Nejběžnější stabilní forma hélia má dva protony a dva neutrony. Helium může mít také dvě nestabilní izotopy, helium-6 (čtyři neutrony) a helium-8 (šest neutronů). V nestabilních izotopech tvoří další neutrony „halo“ kolem kompaktního centrálního jádra (nahoře nahoře). Helium-6 má halo obsahující dva neutrony a helium-8 má halo čtyři neutrony. V halo obsahujícím dva neutrony má helium-6 výrazný „wobble“, protože halo neutrony jsou uspořádány asymetricky kolem jádra (tj. Spojují se dohromady). Tato prudkost posouvá centrum rovnováhy od jádra a více směrem k halo dvojici neutronů. Na druhé straně helium-8 kolísá méně, když se čtyři halo neutrony uspořádají symetricky kolem jádra. Laserový lapač je jedinou známou metodou zachycení atomu helia-8, a proto může být struktura jeho halou konečně analyzována s tak vysokou mírou přesnosti.
Měření vlastností helia-8 je komplikováno jeho radioaktivitou. Hélium-8 má poločas rozpadu pouze desetinu sekundy, takže všechna měření atomu musí být provedena okamžitě, jakmile je detekována „vězeňská záře“. Měření se proto provádějí „online“, což je samo o sobě obtížný úkol.
Detekce vzácného izotopu helia-8 je významným krokem k částečným fyzikům i astrofyzikům. Je důležité pochopit, jak se helium konfiguruje po výrobě z urychlovače částic, ale je také užitečné při porozumění vlastnostem kosmických těles, jako jsou neutronové hvězdy. Důsledky experimentu v Argonne budou užitečné, jakmile budou k dispozici lepší spektroskopická pozorování, takže by mohl být detekován podpis struktury helia-8 než na Zemi.
Zdroj: Physorg.com
