|
Δύο ανεξάρτητες ομάδες
πυρηνικών φυσικών βρήκαν ενδείξεις για
ένα νέο τύπο ραδιενέργειας που
περιλαμβάνει τη σύγχρονη εκπομπή δύο
πρωτονίων. Ερευνητές του εργαστηρίου
GANIL στη Γαλία και του εργαστηρίου GSI στη
Γερμανία παρατήρησαν την εκπομπή των
δύο πρωτονίων χρησιμοποιώντας το
βραχύβιο ισότοπο Σιδήρου-45. Οι ίδιοι
λένε ότι αυτός ο τύπος ραδιενέργειας θα
μπορούσε να αποκαλύψει σημαντικές
πληροφορίες για τη δομή του πυρήνα. (J
Giovinazzo και άλλοι 2002 Physical Review Letters 89 102501, M
Pfutzner και άλλοι 2002 European Physical Journal A 14 279).
Οι πυρήνες διασπώνται
όταν περιέχουν είτε πάρα πολλά
πρωτόνια, είτε πάρα πολλά νετρόνια και
δεν είναι σταθεροί. Επιπρόσθετα από την
α, β, και γ διάσπαση και την πυρηνική
σχάση, μερικοί πυρήνες πλούσιοι σε
πρωτόνια, μπορούν να διασπώνται
εκπέμποντας πρωτόνια. Ερευνητές έχουν
ήδη παρατηρήσει πυρήνες με περιττό
αριθμό πρωτονίων να παθαίνουν διάσπαση
μέσω της εκπομπής ενός μόνον πρωτονίου.
Στην τελευταία έρευνα, οι φυσικοί έχουν
παρατηρήσει ένα τύπο ραδιενεργού
διάσπασης, ο οποίος προβλέπεται να
συμβαίνει σε βαρείς πυρήνες με άρτιο
αριθμό πρωτονίων και/ή νετρονίων. Στους
πυρήνες αυτούς τα πρωτόνια και τα
νετρόνια συγκρατούνται μαζί με μια "δύναμη
σύζευξης" η οποία προκαλεί εκπομπή
δύο πρωτονίων συγχρόνως.
Και οι δύο ερευνητικές ομάδες
κατηύθυναν μια δέσμη ιόντων Νικελίου-58
προς ένα σταθερό στόχο. Στο εργαστήριο
GANIL ο στόχος ήταν Νικέλιο, ενώ στο GSI
χρησιμοποιήθηκε Βηρύλιο. Η σύγκρουση
είχε ως αποτέλεσμα τα ιόντα Νικελίου να
χωριστούν σε έναν αριθμό μικρότερων
πυρήνων στους οποίους περιλαμβανόταν ο
σίδηρος-45, ο οποίος περιέχει 26 πρωτόνια
και 19 νετρόνια. Οι πυρήνες αυτοί
ξεχώρισαν τότε από τα υπόλοιπα
παραχθέντα υπολείμματα της σύγκρουσης,
επιβραδύνθηκαν και συνελήφθησαν από
μια σειρά ανιχνευτών πυριτίου, όπου
διασπάστηκαν σύντομα μέσω εκπομπής δύο
πρωτονίων.
Οι ερευνητές στο GANIL παρατήρησαν 12
τέτοιες διασπάσεις, και οι ερευνητές
στο GSI τέσσερις. Και στα δύο πειράματα η
ενέργεια των εκπεμπόμενων πρωτονίων
είχε μια συγκεκριμένη τιμή γύρω στο 1
Μέγα-ηλεκτονιοβόλτ, η οποία συμφωνεί
αρκετά καλά με έναν αριθμό θεωρητικών
μοντέλων. Τα αποτελέσματα των δύο
πειραμάτων έδωσαν επίσης συνεπείς
τιμές του χρόνου ημιζωής των δύο
πρωτονίων, περίπου 4 milliseconds.
Ο προϊστάμενος της Γαλλικής ομάδας,
Bertram Blank του Κέντρου Μελετών Πυρηνικής
Ενέργειας στο Bordeaux-Gradignan, πιστεύει ότι
αυτά τα αποτελέσματα είναι τα πρώτα
αποδεικτικά αποτελέσματα για την
ραδιενέργεια με εκπομπή δύο πρωτονίων.
Πριν δύο χρόνια, ερευνητές του
εργαστηρίου Oak Ridge των ΗΠΑ, παρατήρησαν
εκπομπή δύο πρωτονίων από πυρήνες Νέον-18
αλλά ο χρόνος ημιζωής ήταν της τάξης
των 10-15 σεψ. "Σε αντίθεση με όλα τα
προηγούμενα πειράματα, ο Σίδηρος-45 έχει
ένα πραγματικό χρόνο ημιζωής" λέει ο
Blank.
Η διάσπαση μέσω δύο πρωτονίων είναι ένα
δυναμικό εργαλείο για τους πυρηνικούς
φυσικούς, γιατί θα μπορούσε να
αποκαλύψει πως είναι συνδεδεμένα τα
πρωτόνια στους πυρήνες. Αν τα πρωτόνια
υπάρχουν σε ζευγάρια, τότε θα μπορούσαν
να εκπέμπονται από τον πυρήνα Σιδήρου-45
ως ένας απλός πυρήνας Ηλίου-2 και ως εκ
τούτου θα διαχωρίζονταν κατά μικρή
μόνο γωνία. Αλλά, αν απεναντίας τα
πρωτόνια είναι ανεξάρτητα το ένα από το
άλλο, δεν θα έχουν κατά την εκπομπή τους
κανένα γωνιακό συσχετισμό.
Ατυχώς, τα πειράματα GANIL και GSI δεν είναι
προς το παρόν ικανά να μετρήσουν τις
γωνίες που σχηματίζουν τα εκπεμπόμενα
πρωτόνια. Για να αποκομίσουμε πλήρη
οφέλη από την πρόσφατη ανακάλυψη, οι
πυρηνικοί φυσικοί θα πρέπει να
περιμένουν αρκετά χρόνια μέχρι να
εκτελέσουν νέα κατάλληλα πειράματα.
|
