Fizicienii oferă o metodă pentru detectarea mecanică a dezintegrarilor nucleare individuale

În ultimii ani, fizicienii și inginerii au dezvoltat instrumente din ce în ce mai sofisticate pentru a studia particulele și interacțiunile dintre ele cu mare precizie. Aceste instrumente, care includ detectoare de particule, senzori și accelerometre, pot ajuta cercetătorii să studieze procesele fizice mai detaliat, ceea ce ar putea contribui la noi descoperiri interesante.

Cercetătorii de la Universitatea Yale au prezentat recent o nouă modalitate de a detecta mecanic dezintegrarea nucleară unică, procesul prin care un nucleu atomic instabil pierde energie prin emiterea de radiații. Abordarea propusă, descrisă în hârtie în Scrisori de revizuire a materialeloreste sensibil la toate particulele emise în timpul dezintegrarii, inclusiv particulele neutre, care sunt dificil sau imposibil de detectat folosind metodele curente.

„Grupul nostru a dezvoltat senzori de forță sensibili la scară de microni și accelerometre folosind particule prinse optic în vid”, a declarat David C. Moore, coautor al lucrării, pentru Phys.org „Recent, sensibilitatea acestor sisteme a devenit atât de bine încât ne-am dat seama că „Putem detecta forțele impuse de o singură particulă fundamentală, cum ar fi particula alfa emisă în dezintegrarea nucleară”.

Scopul principal al cercetărilor recente efectuate de Moore și colegii săi a fost acela de a dezvolta noi tehnici pentru detectarea dezintegrarii nucleare folosind forțele transmise de particulele fundamentale individuale. Astfel de tehnici le-ar permite în cele din urmă să detecteze particule care nu poartă o sarcină electrică (adică, particule neutre), care ar fi deosebit de dificil de detectat folosind detectoare convenționale.

„Abordarea noastră este de a monitoriza mișcarea unei singure particule de dimensiunea unui praf, în care sunt implantate nuclee radioactive”, a explicat Moore „Dacă un singur nucleu al unei particule de praf se descompune, putem detecta acest lucru observând o schimbare a sarcinii electrice. a particulei pe măsură ce particulele încărcate cum ar fi particulele alfa sau beta scapă.” „.

În experimentele lor inițiale, echipa a arătat că metoda lor poate detecta descompunerea nucleară individuală. În special, cercetătorii au reușit să observe, de asemenea, întreaga particulă care sară pe o scară fină de zeci de nanometri, măsurând cu atenție poziția mingii în configurația lor din lumina laser care se împrăștie din ea.

„Abordarea noastră ne permite să detectăm dezintegrari individuale care apar în particule, chiar dacă apar foarte rar, de exemplu, doar o dată pe zi”, a spus Moore, „Acest lucru ne poate permite să studiem particulele de dimensiunea prafului relevante pentru controlul armelor nucleare și neproliferarea. și pentru a detecta descompunerea individuală a izotopilor.

Această lucrare ar putea deschide în curând perspective interesante pentru cercetarea în fizica particulelor. Este posibil, de exemplu, ca metoda sa promițătoare de detectare să fie folosită în căutarea materiei întunecate și a particulelor exotice sau ar putea duce la progrese în studiul proceselor nucleare și al particulelor neutre care se sustrage detectorilor convenționali.

„În lucrările noastre viitoare, ne propunem să extindem aceleași tehnici la nanoparticule mai mici”, a adăugat Moore, „Acest lucru ne va permite să detectăm impulsul unui singur neutrin care scăpa de minge, astfel încât, altfel, ar fi scăpat nedetectați , dar această nouă tehnică „Ar putea oferi noi instrumente pentru a studia aceste particule evazive”.

© 2024 Web of Science