Američko sveučilište Michigan State nedavno je pustilo u rad najmodernije nuklearno laboratorijsko postrojenje u kojemu će se stvarati neobične verzije atoma koje nisu nikada viđene na Zemlji.
Svu materiju u svemiru čine atomi. Oni se sastoje od protona i neutrona koji se nalaze u jezgri, te elektrona koji kruže oko nje. Broj protona određuje o kojem je elementu riječ - primjerice, vodik uvijek ima jedan proton, kisik ih ima osam, a željezo 26 - te koja su njegova temeljna kemijska svojstva. Broj neutrona u jezgri može međutim znatno varirati, što utječe na neka svojstva elemenata poput viskoznosti, tališta, toplinske provodljivosti, gustoće i indeksa loma.
vezane vijesti
Atomi s različitim brojem neutrona nazivaju se izotopi. Na Zemlji postoji gotovo tristo prirodnih izotopa elemenata, a znanstvenici s američkog sveučilišta Michigan State planiraju u 730 milijuna dolara vrijednom Postrojenju za snopove rijetkih izotopa (FRIB) stvoriti na tisuće dosad nepoznatih verzija izotopa koji bi trebali omogućiti nove uvide u atomske reakcije unutar zvijezda koje eksplodiraju, kao i testirati teorije o jakoj nuklearnoj sili, jednoj od četiri temeljne sile u prirodi, koja drži na okupu protone i neutrone u atomskoj jezgri.
Isto tako, očekuje se da će se u FRIB-u proizvoditi i novi izotopi koji će se koristiti u medicinskim istraživanjima. Budući da su mnogi izotopi nestabilni i brzo se raspadaju – ponekad unutar djelića sekunde – znanstvenici su dosad uspjeli proučiti samo mali dio onih za koje se smatra da postoje.
'Znamo za 285 izotopa koji postoje na Zemlji, ali mislimo da postoji potencijalno 10.000 izotopa elemenata. Cilj FRIB-a je da u sklopu postojeće tehnologije dobijemo što širi pristup ovom golemom neistraženom području izotopa', rekao je znanstveni ravnatelj FRIB-a Bradley Sherrill.
Kako bi se proizveli ti novi izotopi, u FRIB-u će se ubrzavati snop atomskih jezgri na pola brzine svjetlosti te će ga se zatim slati u cijev dugačku 450 metara, a nakon što snop udari u metu, neki atomi raspast će se u razne kombinacije protona i neutrona koji će se onda nizom magneta filtrirati i usmjeravati u eksperimentalne komore na daljnje proučavanje.
'Unutar milijuntog djelića sekunde moći ćemo odabrati određeni izotop i usmjeriti ga u komoru kako bismo mogli promatrati njegov radioaktivni raspad, ili ga možemo upotrijebiti za pokretanje druge nuklearne reakcije koja će nam nešto reći o strukturi izotopa', rekao je Sherrill.
U prvim tjednima rada uređaja planira se stvaranje najtežih mogućih izotopa fluora, aluminija, magnezija i neona, a zatim će se podaci o njihovom radioaktivnom raspadu usporediti s podacima koje su predvidjeli postojeći teoretski modeli.
'Budu li se podaci podudarali s teorijom, to će nas iznenaditi. Najvjerojatnije se neće podudarati, a to će nam neslaganje omogućiti da poboljšamo svoje modele', naglasio je Sherrill. Budući eksperimenti u FRIB-u također previđaju mjerenje radioaktivnog raspada izotopa za koje se smatra da postoje unutar neutronskih zvijezda – nekih od najgušćih objekata u svemiru, koji nastaju kada masivna zvijezda ostane bez goriva i kolabira – kako bi bolje razumjeli njihovo ponašanje.
'Konačno imamo alate koji ljudima omogućuju istraživanje na koje su čekali 30 godina. To je kao da imate novi, veći teleskop kojim može vidjeti dublje u svemir nego ikad prije – u nuklearnom krajoliku vidjet ćemo dalje nego što smo ikad prije mogli gledati. Kad god imate takav novi alat, postoji potencijal za otkriće', rekao je Sherrill.
