Νέα μικρή γεννήτρια νετρονίων

Από σελίδα του PhysicsWeb 23 Νοεμβρίου 2001

Νέα συμπαγής γεννήτρια νετρονίων, θα μπορούσε να καταστήσει τη ζωή ευκολότερη για τους επιστήμονες, σε τόσο διαφορετικά πεδία, όπως η ιατρική, η γεωλογία και η φυσική συμπυκνωμένης ύλης. Η σκέδαση νετρονίων χρησιμοποιείται αρκετά για να εξετάσει τη δομή υλικών, που κυμαίνονται από τους κρυστάλλους ως τον ανθρώπινο ιστό, αλλά οι επιστήμονες στηρίζονται αυτήν την περίοδο στους πυρηνικούς αντιδραστήρες και στις ανεπαρκείς εμπορικές συσκευές που κυκλοφορούν για τα νετρόνια. Η πηγή των νετρονίων που αναπτύχθηκε από τον Ka-Ngo Leung και συνάδελφους του, στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence στο Μπέρκλευ των ΗΠΑ, είναι σε μέγεθος λίγων ιντσών και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στα νοσοκομεία, στους ελέγχους αποσκευών σε αεροδρόμια καθώς επίσης και στο εργαστήριο.

Τακτοποιημένα νετρόνια

Τα νετρόνια μπορούν να δημιουργηθούν είτε από τη διάσπαση είτε την τήξη, αλλά οι υπάρχουσες πηγές είναι άκαμπτες, βραχύβιες και ακριβές. Οι εμπορικές γεννήτριες νετρονίων πυροδοτούν ακτίνες των ισοτόπων του υδρογόνου - δευτέριο και τρίτιο - σε στόχους που περιέχουν επίσης το δευτέριο και το τρίτιο. Τα άτομα του δευτέριου στην ακτίνα τήκονται με τα άτομα του δευτέριου και τριτίου στον στόχο για να παραγάγουν νετρόνια, αλλά αυτές οι πηγές σταματούν να εργάζονται όταν τα ισότοπα στο στόχο καταναλώνονται.

Με την αλλαγή της γεωμετρίας και της φυσικής της παλαιάς εμπορικής γεννήτριας, η ομάδα του Leung έχει αναπτύξει τώρα μια συσκευή που είναι και φορητή και μακράς διαρκείας.

Αντικατέστησαν το συμβατικό στόχο με ένα στρώμα του τιτανίου που συλλέγει τα παραχθέντα ισότοπα υδρογόνου από ένα "ηλεκτρόδιο πλάσματος". Καθώς τα άτομα του δευτέριου και τριτίου συσσωρεύονται, συντήκονται για να σχηματίσουν τα νετρόνια. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα συνεχές ρεύμα ισοτόπων από το ηλεκτρόδιο του πλάσματος, ο στόχος ποτέ δεν ελαττώνεται.

Η ομάδα του Μπέρκλευ αναθεώρησε μετά το σχεδιάγραμμα της συσκευής, τυλίγοντας τον στόχο του τιτανίου γύρω από το κυλινδρικό ηλεκτρόδιο του πλάσματος, το οποίο καθοδηγείται από μια κεραία ραδιο-κυμάτων. Αυτή η ρύθμιση δίνει στο στόχο μια μεγάλη επιφανειακή περιοχή και επιτρέπει να εμφανιστούν αρκετά περισσότερα γεγονότα σύντηξης, αυξάνοντας έτσι τον αριθμό των  παραχθέντων νετρονίων.

"Η ομορφιά του ομοαξονικού σχεδίου είναι ότι μπορείτε εύκολα να αυξήσετε την παραγωγή νετρονίων με το να μεγαλώσετε τους κυλίνδρους", λέει ο Leung. "Μπορείτε επίσης να τοποθετηθείτε τις ιοντικές πηγές και τους στόχους τον ένα μέσα στον άλλο για να αυξήσετε τον αριθμό των νετρονίων ακόμη περισσότερο".

Το ηλεκτρόδιο πλάσματος παράγει ένα μεγάλο μέρος απλών ισοτόπων του υδρογόνου, τα οποία δημιουργούν περισσότερα νετρόνια από δύο ή και τρία. Αντίθετα, οι υπάρχουσες εμπορικές γεννήτριες νετρονίων παράγουν μόνο ένα μικρό ποσοστό απλών ισοτόπων.

Δεδομένου ότι η συσκευή είναι μικρότερη από δύο ίντσες σε διάμετρο, θα μπορούσε εύκολα να στηριχτεί σε έναν εργαστηριακό πάγκο ή ακόμη να κατεβεί και σε μια γεώτρηση. Ο Leung και οι συνάδελφοι του είναι επίσης αισιόδοξοι ότι θα μπορεί να παράσχει νετρόνια για μια πειραματική θεραπεία του καρκίνου του εγκεφάλου.