دانشمندان آمریکایی رکورد پرتو اورانیوم پرقدرت را شکستند و ایزوتوپ‌های جدیدی را کشف کردند
دانشمندان در مرکز پرتوهای نادر ایزوتوپ‌های وزارت انرژی آمریکا به یک دستاورد مهم در مطالعه ایزوتوپ‌ها دست یافته‌اند.
در آخرین آزمایش، آن‌ها یک پرتو اورانیوم پرقدرت را شتاب دادند. آن‌ها توانستند توان پرتو مداوم 10.4 کیلووات را به یک هدف برسانند.
این پیشرفت در شرایط کنونی بسیار مهم است، چرا که محققان در سراسر جهان برای مطالعه ایزوتوپ‌های نادر به یک پرتو اصلی اورانیوم نیاز دارند.
اورانیوم، یک عنصر حیاتی
اورانیوم سنگین‌ترین عنصر طبیعی است و شتاب دادن به آن دشوار است. این عنصر سنگین است و ساختار اتمی پیچیده‌اش کنترل آن را دشوار می‌کند. اما اورانیوم برای پژوهش‌های علمی ضرورت دارد.
زمانی که پرتو اورانیوم به هدف برخورد می‌کند، آن را تکه تکه کرده یا دچار شکافت می‌کند. این موجب تولید گسترده‌ای از ایزوتوپ‌های نادر می‌شود که نسخه‌های ناپایدار از عناصر با تعداد نوترون‌های مختلف هستند.
محققان گفتند: "تثبیت شتاب یک پرتو اورانیوم با قدرت بی‌نظیر یک نقطه عطف حیاتی برای FRIB است. این دستاورد مسیر جدیدی از پژوهش با ایزوتوپ‌های نادر را باز می‌کند."
نتایج شگفت‌آور
جالب است که نتیجه این آزمایش بسیار شگفت‌آور بود. در مدت فقط ۸ ساعت عملیات با پرتو اورانیوم پرقدرت، دانشمندان FRIB کشف قابل توجهی داشتند.
آن‌ها سه ایزوتوپ را تولید و شناسایی کردند که قبلاً هرگز مشاهده نشده بود: گالیم-۸۸، آرسنیک-۹۳ و سلنیوم-۹۶. این موفقیت سریع پتانسیل فناوری پیشرفته FRIB را نشان می‌دهد.
بنا به اعلامیه رسانه‌ای: "پرتو اورانیوم پرقدرت نیازمند پایدار بودن عملیات تمامی دستگاه‌های شتاب‌دهنده در بالاترین شیب‌ها است."
چالش‌های فناوری
تیم همچنین با چالش‌هایی در دستیابی به این رکورد پرتو مواجه شد. این نیازمند عملیات بدون نقص تمامی تأسیسات شتاب‌دهنده FRIB بود.
این شامل یک شتاب‌دهنده خطی ابررسانا جدید متشکل از ۳۲۴ رزوناتور در ۴۶ کرایومودول است. این کرایومودول‌ها در دماهای بسیار پایین نگهداری می‌شوند تا شتاب‌دهی موثر یون‌ها را امکان‌پذیر کنند.
یکی دیگر از اجزای کلیدی، یک جداکننده مایع-لیتیومی توسعه‌یافته جدید است. این دستگاه الکترون‌های یون‌های اورانیوم را برداشته، بار آن‌ها را افزایش داده و اجازه شتاب‌دهی موثرتر را می‌دهد.
علاوه بر این اجزای اصلی، مجموعه‌ای از نوآوری‌های دیگر حیاتی بودند. این شامل منبع یون رزونانس سیکلوترون الکترون خاص برای تولید یون‌های اورانیوم، یک کوادروپل رادیو-فرکانسی یون‌های سنگین منحصر به فرد برای تمرکز و جمع‌آوری یون‌ها و هدف پرقدرت و دفع پرتو برای مدیریت پرتو شدید است.
علاوه بر این، "محققان تکنیک‌های جدیدی را برای تنظیم شتاب همزمان سه حالت بار از اورانیوم پس از جدا کردن با فیلم لیتیوم-مایع توسعه دادند. این روش به توان بی‌نظیر برای اورانیوم دست یافت," محققان تأکید کردند.
بهبود درک جهان
این دستاورد FRIB می‌تواند درک ما از جهان را در سطح بنیادی تغییر دهد.
"این دستاورد پایه‌ای برای ارائه پرتوی سنگین‌ترین یون‌ها برای ایجاد ایزوتوپ‌های نادر ایجاد می‌کند. این امر گسترش دستیابی علمی به مناطق ناشناخته از منظر هسته‌ای را فراهم می‌کند," اعلامیه رسانه‌ای نتیجه‌گیری می‌کند.
ایزوتوپ‌های نادر سرنخ‌های مهمی در مورد فرآیندهایی که عناصر را در ستاره‌ها و انفجارهای بزرگ ستاره‌ای ایجاد می‌کنند ارائه می‌دهند. علاوه بر این، آن‌ها به دانشمندان کمک می‌کنند تا درک بهتری از ساختارهای هسته‌ای پیدا کنند.
به طور خاص، دانشمندانی از ژاپن و کره جنوبی نیز در این آزمایش شرکت کردند.
