Američki istraživači koristili su novu i inovativnu metodu za stvaranje, hvatanje i proučavanje neuhvatljivog izotopa helija-8. Korištenjem "laserske zamke", fizičari u američkom Nacionalnom laboratoriju energetskog odjela za energiju precizno su preslikali raspodjelu atoma i mogli bi nam pomoći da razumijemo znanost koja stoji iza egzotičnih neutronskih zvijezda.
Kako onda „zarobiti“ izotop helija-8? Odgovor je daleko od jednostavnog, ali Argonneov fizičar Peter Mueller pronašao je rješenje. Korištenjem GANIL-ovog ciklotronskog pogona u sjevernoj Francuskoj mogu se stvoriti helij-4, 6 i povremeno izotopi helija-8. Ovo je jedan od jedinih ciklotrona u svijetu s dovoljno energije za stvaranje izotopa helija-8. Sve je u redu s stvaranjem čestica, ali za odvajanje helija-8 od ostalih braće i sestara za izoliju helija potreban je pametan i vrlo precizan laserski "zatvor" da bi teži izolij helija pao u njega, dok dopuštao drugim, lakšim izotopima da letjeti ravno kroz.
Djelujući kao "rešetke" zatvorskih kapija, šest lasera precizno su poravnate na takvim razmacima da su samo izotopi dimenzija helija-8 zarobljeni. Kad se poravna, helij-8 će pasti između njih, a ako izotop pokuša pokušati pobjeći, sile odbijanja zadržavaju izotop. Nakon što se prođe dovoljno vremena (otprilike jedan atom helija-8 se stvori svake dvije minute), tim aktivira još dva lasera u sredinu jednakom frekvencijom kao i rezonantna frekvencija helija-8. Ako laserski zatvor svijetli, helij-8 je zarobljen.
Najčešći, stabilan oblik helija ima dva protona i dva neutrona. Helij može imati i dva nestabilan izotopi, helij-6 (četiri neutrona) i helij-8 (šest neutrona). U nestabilnim izotopima dodatni neutroni tvore "halo" oko kompaktne središnje jezgre (na slici gore). Helij-6 ima halo koji sadrži dva neutrona, a helij-8 ima halo od četiri neutrona. U halu koji sadrži dva neutrona, helij-6 ima karakteristično "kolebanje", jer se halo neutroni raspoređuju asimetrično oko jezgre (tj. Oni se povezuju). Ova izopačenost pomiče središte ravnoteže dalje od jezgre i više prema halo paru neutrona. S druge strane, helij-8 luta manje dok se četiri halo neutrona raspoređuju simetričnije oko jezgre. Laserska zamka je jedina metoda za koju se zna da hvata atom helija-8, i zbog toga se struktura njegovog haloa konačno može analizirati do tako visokog stupnja točnosti.
Mjerenje karakteristika helija-8 komplicirano je njegovom radioaktivnošću. Vrijeme poluživota helija-8 je samo desetina sekunde, tako da se sva mjerenja atoma moraju poduzeti odmah kada se utvrdi "zatvorski sjaj". Mjerenja se stoga izvršavaju „on-line“, što je samo po sebi težak zadatak.
Otkrivanje rijetkog izotopa helija-8 važan je korak za fizičare čestica i astrofizičare. Važno je razumjeti kako se helij konfigurira nakon proizvodnje iz akceleratora čestica, ali je koristan i za razumijevanje svojstava kozmičkih tijela poput neutronskih zvijezda. Implikacije eksperimenta s Argonnom bit će korisne jer postanu dostupna bolja spektroskopska opažanja kako bi se mogao otkriti potpis strukture helija-8, osim na Zemlji.
Izvor: Physorg.com
