חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט יצרו חמישה איזוטופים חדשים, המדמים תנאים דומים לאלה בהתנגשויות של כוכבי נויטרונים, ומקדמים את הידע שלנו על תהליכים גרעיניים קוסמיים. (קונספט האמן). קרדיט: twoday.co.il.com
צוות מחקר בינלאומי יוצר 5 איזוטופים חדשים.
צוות מחקר בינלאומי במתקן לקורות איזוטופים נדירים (FRIB) באוניברסיטת מישיגן סטייט יצר בהצלחה חמישה איזוטופים חדשים, המקרבים את הכוכבים לכדור הארץ.
האיזוטופים – הידועים בשם thulium-182, thulium-183, ytterbium-186, ytterbium-187 ו-lutetium-190 – דווחו ב-15 בפברואר בכתב העת מכתבי סקירה פיזית.
אלה מייצגים את המנה הראשונה של איזוטופים חדשים שיוצרו ב-FRIB, מתקן משתמש של משרד האנרגיה האמריקאי למדע, או DOE-SC, התומך במשימה של משרד ה-DOE-SC לפיזיקה גרעינית. האיזוטופים החדשים מראים ש-FRIB מתקרב ליצירת דגימות גרעיניות שקיימות כיום רק כאשר גרמי שמיים צפופים במיוחד המכונים כוכבי נויטרונים מתרסקים זה בזה.
"זה החלק המרגש", אמרה אלכסנדרה גאדה, פרופסור לפיזיקה ב-FRIB ובמחלקה לפיזיקה ואסטרונומיה של MSU ומנהלת מדעית של FRIB. "אנחנו בטוחים שנוכל להתקרב אפילו יותר לאותם גרעינים שחשובים לאסטרופיזיקה."
Gade הוא גם דובר שותף של הפרויקט, אותו הוביל אולג טרסוב, פיזיקאי מחקר בכיר ב-FRIB.
צוות המחקר כלל קבוצה מבוססת ב-FRIB וב-MSU, יחד עם משתפי פעולה במכון למדע בסיסי בדרום קוריאה וב-RIKEN ביפן, ראשי תיבות שמתורגמים למכון למחקר פיסיקלי וכימי.
"זו כנראה הפעם הראשונה שהאיזוטופים האלה קיימים על פני כדור הארץ", אמר בראדלי שריל, פרופסור מכובד באוניברסיטה במכללה למדעי הטבע של MSU וראש המחלקה המתקדמת למפריד איזוטופים נדירים ב-FRIB.
להסבר על המשמעות של "מתקדם" בהקשר זה, שריל אמרה כי החוקרים זקוקים רק לכמה חלקיקים בודדים של איזוטופ חדש כדי לאשר את קיומו וזהותו באמצעות המכשירים החדישים של FRIB.
כאשר חוקרים יודעים כעת כיצד ליצור את האיזוטופים החדשים הללו, הם יכולים להתחיל לייצר אותם בכמויות גדולות יותר כדי לבצע ניסויים שלא היו אפשריים קודם לכן. החוקרים גם להוטים ללכת בדרך שהם פיתחו כדי ליצור עוד איזוטופים חדשים הדומים אפילו יותר למה שנמצאים בכוכבים.
"אני אוהב לצייר את האנלוגיה של יציאה למסע. ציפינו ללכת למקום שמעולם לא היינו בו וזה הצעד הראשון", אמרה שריל. "עזבנו את הבית ואנחנו מתחילים לחקור."
כמעט דברים של כוכבים
השמש שלנו היא מפעל אטומי קוסמי. זה חזק מספיק כדי לקחת את הליבות של שני אטומי מימן, או גרעינים, ולמזג אותם לגרעין הליום אחד.
מימן והליום הם הערכים הראשונים והקלים ביותר בטבלה המחזורית של היסודות. הגעה אל האלמנטים הכבדים יותר על השולחן דורשת סביבות אינטנסיביות אפילו יותר ממה שנמצא בשמש.
מדענים משערים שאלמנטים כמו זהב – מסיביים בערך פי 200 ממימן – נוצרים כאשר שני כוכבי נויטרונים מתמזגים.
כוכבי ניוטרונים הם הליבות שנותרו של כוכבים מפוצצים שהיו במקור הרבה יותר גדולים מהשמש שלנו, אבל לא כל כך גדולים עד שהם יכולים להפוך לחורים שחורים בפעולותיהם האחרונות. למרות שהם לא חורים שחורים, כוכבי נויטרונים עדיין דוחסים כמות עצומה של מסה לגודל צנוע מאוד.
"הם בערך בגודל של לנסינג עם מסת השמש שלנו," אמרה שריל. "זה לא בטוח, אבל אנשים חושבים שכל הזהב על פני כדור הארץ נוצר כוכב ניטרונים התנגשויות."
על ידי יצירת איזוטופים הנמצאים באתר של התנגשות כוכבי נויטרונים, מדענים יכולים לחקור ולהבין טוב יותר את התהליכים הכרוכים בייצור היסודות הכבדים הללו.
חמשת האיזוטופים החדשים אינם חלק מהמילייה הזה, אבל הם המדענים הקרובים ביותר להגיע לטריטוריה המיוחדת הזו – והתחזית להגיע אליה סוף סוף היא טובה מאוד.
כדי ליצור את האיזוטופים החדשים, הצוות שלח קרן של יוני פלטינה שנכנסו לתוך יעד פחמן. זרם האלומה חלקי מצב הטעינה היה 50 ננו אמפר. מאז שבוצעו ניסויים אלה, FRIB כבר הגדיל את עוצמת האלומה שלה ל-350 ננו-אמפר ויש לה תוכניות להגיע ל-15,000 ננו-אמפר.
בינתיים, האיזוטופים החדשים מרגשים בפני עצמם, ומציגים לקהילת המחקר הגרעיני הזדמנויות חדשות לצעוד אל הלא נודע.
"זו לא הפתעה גדולה שהאיזוטופים האלה קיימים, אבל עכשיו כשיש לנו אותם, יש לנו עמיתים שיתעניינו מאוד במה שנוכל למדוד בהמשך", אמר גאד. "אני כבר מתחיל לחשוב מה אנחנו יכולים לעשות הלאה במונחים של מדידת זמן מחצית החיים שלהם, המסות שלהם ותכונות אחרות."
חקר הכמויות הללו באיזוטופים שמעולם לא היו זמינים לפני כן יעזור ליידע ולחדד את ההבנה שלנו במדע הגרעין הבסיסי.
"יש עוד כל כך הרבה מה ללמוד," אמרה שריל. "ואנחנו בדרך."
המחקר מומן על ידי משרד האנרגיה האמריקאי.
