Az amerikai kutatók új és innovatív módszert alkalmaztak a megfoghatatlan hélium-8 izotóp létrehozására, csapdájára és tanulmányozására. Egy „lézercsapda” használatával az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Argonne Nemzeti Laboratóriumának fizikái pontosan feltérképezték az atom eloszlását és segíthetnek megismerni az egzotikus neutroncsillagok mögötti tudományt.
Szóval, hogyan "csapdába" hélium-8 izotópot? A válasz messze nem egyszerű, ám Peter Mueller argonne fizikus megoldást talált. A GANIL észak-franciaországi ciklotron létesítményében hélium-4, 6 és alkalmanként hélium-8 izotópokat lehet előállítani. Ez az egyetlen ritka ciklotron, amelyben elegendő energia van a hélium-8 izotóp előállításához. Nagyon jól hozza létre a részecskét, de a hélium-8 elválasztásához a többi hélium izotóp testvérétől okos és rendkívül pontos lézer „börtön” szükséges ahhoz, hogy a nehezebb hélium izotóp beleesjen, miközben lehetővé teszi a másik, könnyebb izotóp számára repülni egyenesen.
A börtön kapuja „rúdjaként” működve hat lézer pontosan olyan távolságra van beállítva, hogy csak a hélium-8 méretű izotópok legyenek csapdában. Ha igazodnak, a hélium-8 esik közöttük, és ha az izotóp megpróbál elmenekülni, a visszatükröző erők továbbra is megtartják az izotópot. Miután elegendő idő telt el (kb. Egy hélium-8 atom keletkezik két percenként), a csapat újabb két lézert lő a középpontba ugyanolyan frekvencián, mint a hélium-8 rezonancia frekvenciája. Ha a lézeres börtön világít, akkor a hélium-8-t elfogták.
A hélium leggyakoribb, stabil formájában két proton és két neutron található. Héliumnak is lehet kettő instabil izotópok, hélium-6 (négy neutron) és hélium-8 (hat neutron). Az instabil izotópokban a további neutronok „halogót” alkotnak a kompakt központi mag körül (a fenti képen). A hélium-6 két neutront tartalmazó halogénnyel, a hélium-8 négy neutronnal rendelkezik. A két neutronot tartalmazó halogénben a hélium-6 jellegzetes „hulláma” van, mivel a halogénneutonok aszimmetrikusan helyezkednek el a mag körül (azaz összefonódnak). Ez az egyoldalúság az egyensúly központját a magtól elmozdítja, és inkább a neutronok halopárja felé. A hélium-8 viszont kevésbé hullámzik, mivel a négy halogén-neutron szimmetrikusabban helyezkedik el a mag körül. A lézercsapda az egyetlen módszer, amely a hélium-8-atom csapdájára ismert, és emiatt a halo szerkezete végül ilyen nagy pontossággal elemezhető.
A hélium-8 jellemzőinek mérését a radioaktivitása bonyolítja. A hélium-8 felezési ideje csak egy másodperc tized, tehát az atom minden mérését azonnal végre kell hajtani, mivel a „börtön fényét” észlelik. A méréseket ezért on-line módon végzik, ami önmagában nehéz feladat.
A ritka hélium-8 izotóp kimutatása fontos lépés a részecskefizikusok és az asztrofizikusok szempontjából. Fontos megérteni, hogy a hélium miként konfigurálódik egy részecskegyorsítóból történő előállítás után, de ez is hasznos a kozmikus testek, például a neutroncsillagok tulajdonságainak megértésekor. Az argonne-kísérlet következményei hasznosak lesznek, mivel jobb spektroszkópiai megfigyelések válnak elérhetővé, így a hélium-8 szerkezetének aláírása máshol is észlelhető, mint a Földön.
Forrás: Physorg.com
