სიახლეები
ჯურნალ Nature-ს ივნისის ნომერში გამოქვეყნდა CERN-ში განთავსებულ ბირთვული ხელსაწყოს ISOLDE ექსპერიმენტატორთა და თეორეტიკოსების საერთაშორისო ჯგუფის სტატია, რომლებმაც წარმატებით შეასრულა მცირე სიცოცხლის ხანგრძლივობის მქონე რადიოაქტიური მოლეკულის (რადიუმის მონოფლუორიდის - RaF) პირველი ლაზერული სპექტროსკოპული გაზომვები.
ლაზერული სპექტროსკოპია, როდესაც ლაზერულ შუქს ასხივებენ მოლეკულებზე მათი ენერგიის დასადგენად, ამჟამად კვლევის მნიშვნელოვანი მეთოდია. თუმცა აქამდე ვერ ხერხდებოდა ამ ტექნიკის გამოეყენება სწრაფად დაშლადი რადიოაქტიური მოლეკულებისთვის, რომლებიც შეიცავენ ერთ ან მეტ არასტაბილურ ბირთვს. ასეთი მოლეკულები კი ბუნების ფუნდამენტური სიმეტრიების და ახალი ფიზიკის ეფექტების შესწავლის კარგ საშუალებას იძლევიან.
„ჩვენი გაზომვები ცხადყოფს, რომ რადიუმის მონოფლუორიდის მოლეკულები შეიძლება გაცივდეს ისეთ ტემპერატურამდე, რომელზეც მკვლევარები შეძლებენ გამოიკვლიონ ისინი საკმაოდ დეტალურად.” ამბობს მთავარი მკვლევარი R. Garcia Ruiz (მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტი).
რადიუმის მონოფლუორიდის მოლეკულები განსაკუთრებით საინტერესოა, რადგან ისინი შეიცავენ რადიუმს, რომლის ზოგიერთ იზოტოპს აქვს მსხლის ფორმის ბირთვები, ერთ მხარეს მეტი მასაა, ვიდრე მეორე ბოლოზე. სურათზე ნაჩვენებია იზოტოპის Radium-224-ის ბირთვი.
ეს ეგზოტიკური მსხლის ფორმები აძლიერებს პროცესებს, რომლებიც არღვევს ბუნების ფუნდამენტურ სიმეტრიებს და შეიძლება გამოავლინოს ახალი ეფექტები ნაწილაკების სტანდარტული მოდელის მიღმა. მაგალითად, სტანდარტული მოდელი უშვებს ძალიან მცირე ელექტრული დიპოლური მომენტის არსებობას, მაშინ როცა სტანდარტული მოდელის გაფართოებები ხშირად პროგნოზირებენ დიდ მნიშვნელობებს. მსხლის ფორმის ბირთვები ზრდიან სავარაუდო ელექტრო-დიპოლურ მომენტს და ამიტომ წარმოადგენენ მგრძნობიარე საშუალებას სტანდარტული მოდელის მიღმა ახალი ეფექტების მოსაძიებლად, მაგალითად დიდი ადრონული კოლაიდერის ექსპერიმენტებში.
ახალი ექსპერიმენტი ემყარება რადიუმის მონოფლუორიდის ენერგეტიკული სტრუქტურის თეორიულ გამოკვლევებს, რომელთა თანახმადაც დადგინდ, რომ ეს მოლეკულა ექვემდებარება ე. წ. ლაზერულ გაგრილებას.
Garcia Ruiz-მა და მისმა კოლეგებმა ჯერ მიიღეს რადიოაქტიული რადიუმის იზოტოპები CERN-ის პროტონების სინქრონატორ დამაჩქარებლით ურანის კარბიდის სამიზნის დაბომბვის შედეგად. შემდეგ მიღებული იქნა რადიუმის მონოფლორიდის იონები სამიზნის გარშემო არსებული ნახშირბადის ტეტრაფლუორიდის გაზში. შექმნილი რადიუმის მონოფლუორიდის იონები გაატარეს ISOLDE-ს კოლინეარული რეზონანსის იონიზაციის სპექტროსკოპში (CRIS- Collinear Resonance Ionisation Spectroscopy), სადაც იონები გადაიქცნენ ნეიტრალურ მოლეკულებად, რომლებიც შემდგომ ლაზერით აღაგზნეს ამ სხივის სპეციფიკური სიხშირის შესაბამის ენერგიამდე. ამ აღგზნებული მოლეკულების უმრავლესობა შემდეგ იონიზებული იქნა მეორე ლაზერული სხივით და მიმართული იქნა ნაწილაკების დეტექტორზე ანალიზის ჩასატარებლად.
იონიზებული აგზნებული მოლეკულების სპექტრის ანალიზით, მეცნიერებმა შეძლეს მოლეკულების უმდაბლესი ენერგიის დონის და კიდევ რამდენიმე თვისების გაზომვა, რომაც ცხადყო, რომ მოლეკულები ექვემდებარებიან ლაზერულ გაცივებას და შესაძლებელია მათი შემდგომი კვლევა.
„ჩვენმა ტექნიკამ საშუალება მოგვცა შეგვესწავლა რადიუმის მონოფლუორდიის მოლეკულები, რომლების სიცოცხლის ხანგრძლივობა მხოლოდ რამდენიმე დღეა და მათი წარმოქმნის კოეფიციენტი უფრო დაბალია ვიდრე წამში ერთი მილიონი მოლეკულა.“ ამბობს Garcia Ruiz.
ფუნდამენტური სიმეტრიების გამოკვლევის საქმეში მათი პოტენციალის გარდა, ხანმოკლე სიცოცხლის მქონე იზოტოპების შემცველი მოლეკულები ძალზე უხვად შეიძლება იყოს სივრცეში, მაგალითად ზეახალის ნარჩენებში ან ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შედეგად ამოფრქვეულ გაზში.
„ვფიქრობთ, რომ ჩვენი მიდგომა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლაზერული სპექტროსკოპით სხვა მოლეკულების შესასწავლათაც, მათ შორის იმათიც რომელთა სიცოცხლის ხანგრძლივობა რამდენიმე ათეული მილი-წამია.“ ამატებს Garcia Ruiz.
წყარო:
