U časopisu Nature, Rutgersov fizičar nedavno je objavio istraživanja kositra koja upotpunjuju znanje o konceptu poznatom kao magični brojevi, što će možda i pomoći znanstvenicima pri objašnjavanju kako nastaju teški elementi u eksplodirajućim zvijezdama.

Njihove istraživačke metode također bi mogle pomoći drugim znanstvenicima i inženjerima pri razvijanju nuklearnih reaktora nove generacije i pri skupljanju forenzičkih dokaza u slučaju ako neke zemlje ili teroristi ikada razviju nuklearno oružje. Fizičari koji proučavaju jezgre atoma – gusti klaster protona i neutrona u središtu atoma – pridodaju nadimak “čarobni” elementima koji imaju određen broj protona ili kombinaciju protona i neutrona. Pri ovim brojevima – 2, 8, 20, 28, 50, 82 i 126 – protoni i neutroni su gusto međusobno vezani, dajući mnogim “čarobnim” elementima visok stupanj stabilnosti unutar jezgre.

Vođen od strane Marie Goeppert-Mayera i J. Hansa D. Jensena tijekom 1940-ih, koncept je bio dio njihovog modela nuklearne ljuske zbog kojeg su dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1963. godine. Koncept je srodan s plemenitim plinovima poput helija i neona, koji su stabilni i ne reagiraju s drugim elementima jer njihov broj elektrona ispunjava orbitalne ljuske. Profesorica Jolie Cizewski i postdoktorantska istraživačica Kate Jones, sada docent na Sveučilištu Tennessee u Knoxvilleu, željele su poboljšati znanje znanstvene zajednice o čarobnim brojevima proučavanjem izotopa kositra koji je, zapravo, dvostruko čaroban – ima 50 protona i 82 neutrona. Izotopi su drugačiji atomski oblici istog elementa, s istim brojem protona, ali različitim brojem neutrona.

Za razliku od drugih čarobnih jezgri koje su stabilne, ovaj izotop kositra je nestabilan. Njegov je poluživot, ili vrijeme potrebno da se pola materijala radioaktivno raspadne, 40 sekundi. To je prekratko za provođenje mnogih direktnih istraživanja njegovih nuklearnih svojstava. Dok su radile na Holifield postrojenju radioaktivnog ionskog snopa Nacionalnog laboratorija u Oak Ridgeu, Joan i Cizewski su stvorile taj kratkotrajni, ali čarobni izotop kositra i odmah su ga modificirale dodavanjem jednog neutrona – pretvorivši ga iz kositra-132 (izotopa s 82 neutrona) u kositar-133 (izotop s 83 neutrona). Proučavanjem svojstava, izbačene čestice u procesu proizvodnje kositra -133, mogle su dokučiti svojstva dvostruko čarobnog izotopa kositra koja nisu mogle direktno proučiti.

Pomoću financiranja iz 2003. godine od stipendije Odjela za energiju Nacionalne administracije za nuklearnu sigurnost, Cizewski i njeni suradnici razvili su tehniku koju je Jones primijenila u svom istraživanju. Svojstva koja istražujemo u našem eksperimentu imaju sličnost s nastankom elemenata težih od željeza u zvijezdama. Ovaj oblik kositra može nastati u eksploziji supernove ili koliziji neutronskih zvijezda i nalazi se na putu formiranja težih elemenata”, tvrdi Cizewski. Znanje dobiveno pomoću ovog procesa transfera neutrona za ovo istraživanje može također pomoći istražiteljima ako odmetnute države ili teroristi ikad naprave ili detoniraju nuklearno oružje. Može pomoći znanstvenicima pri očitavanju proizvoda bombine nuklearne fizije poput otiska prsta koji bi mogao uputiti istražitelje na tvorca bombe.

Izvor: Rutgers University

Tražili ste na google-u:

• nuklearni fizicar (1)