Para ilmuwan menciptakan kembali reaksi kosmik untuk membuka misteri astronomi

  • Whatsapp


Eksperimen akan memberi para ilmuwan pandangan lebih dekat tentang bagaimana bintang yang meledak menciptakan elemen terberat di dunia.

Bagaimana unsur-unsur kimia, bahan penyusun alam semesta kita, terbentuk? Pertanyaan ini telah menjadi inti fisika nuklir selama lebih dari satu abad.

Di awal 20th abad, para ilmuwan menemukan bahwa unsur-unsur memiliki inti pusat atau nukleus. Inti ini terdiri dari berbagai jumlah proton dan neutron.

Tampilan interior SOLARIS dan akselerator serta detektor di bagian belakang. (Gambar oleh Laboratorium Nasional Argonne.)

Sekarang, para ilmuwan di Fasilitas Universitas Negeri Michigan untuk Balok Isotop Langka (JUMAT) telah membuat dan menguji perangkat yang memungkinkan wawasan penting tentang elemen berat, atau elemen dengan jumlah proton dan neutron yang sangat besar. Ben Kay, fisikawan di Departemen Energi AS (KELINCI BETINA) Laboratorium Nasional Argonne, memimpin upaya ini. JUMAT adalah KELINCI BETINA Fasilitas Pengguna Kantor Ilmu Pengetahuan.

Bintang yang meledak, penggabungan bintang raksasa yang runtuh, kita sekarang mempelajari detail tentang reaksi nuklir di jantung peristiwa ini. Dengan SOLARIS, kita dapat menciptakan kembali reaksi-reaksi itu di sini, di Bumi, untuk melihatnya sendiri.” — Ben Kay, divisi Fisika

Kay dan timnya telah menyelesaikan eksperimen pertama mereka menggunakan perangkat yang disebut SOLARIS, yang merupakan singkatan dari Solenoid Spectrometer Apparatus for Reaction Studies. Eksperimen yang direncanakan akan mengungkapkan informasi tentang reaksi nuklir yang menciptakan beberapa elemen terberat di dunia kita, mulai dari besi hingga uranium.

Juga direncanakan adalah eksperimen dengan isotop eksotis. Isotop adalah unsur-unsur yang memiliki jumlah proton yang sama tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda. Para ilmuwan menyebut isotop tertentu sebagai eksotik karena rasio proton dan neutronnya berbeda dari isotop stabil atau berumur panjang yang terjadi secara alami di Bumi. Beberapa dari isotop yang tidak stabil ini memainkan peran penting dalam peristiwa astronomi.

Bintang-bintang yang meledak, penggabungan bintang-bintang raksasa yang runtuh, kami sekarang mempelajari detail tentang reaksi nuklir di jantung peristiwa ini, ”kata Kay. kamiDengan SOLARIS, kita dapat menciptakan kembali reaksi-reaksi itu di sini, di Bumi, untuk melihatnya sendiri.”

Perangkat baru mengikuti jejak HELIOS, Spektrometer Orbit Heliks, di Argonne. Keduanya menggunakan magnet superkonduktor yang sama dari pencitraan resonansi magnetik (MRI) mesin seperti yang ditemukan di rumah sakit. Dalam keduanya, seberkas partikel ditembakkan ke bahan target di dalam ruang vakum. Ketika partikel bertumbukan dengan target, terjadi reaksi transfer. Dalam reaksi seperti itu, neutron atau proton dihilangkan atau ditambahkan dari inti, tergantung pada partikel, dan energinya, yang digunakan dalam tumbukan.

Dengan merekam energi dan sudut dari berbagai partikel yang dilepaskan atau dibelokkan dari tumbukan, kami dapat mengumpulkan informasi tentang struktur inti dalam isotop ini, ”kata Kay. kamiyang inovatif SOLARIS desain memberikan resolusi yang diperlukan untuk meningkatkan pemahaman kita tentang inti eksotis ini.”

Apa yang membuat SOLARIS benar-benar unik adalah dapat berfungsi sebagai spektrometer mode ganda, artinya dapat melakukan pengukuran dengan sinar intensitas tinggi atau sangat rendah. kamiSOLARIS dapat beroperasi dalam dua mode ini,” jelas Kay. kamiSatu menggunakan array detektor silikon tradisional dalam ruang hampa. Yang lain menggunakan target baru berisi gas dari Kamar Proyeksi Waktu Target Aktif di Negara Bagian Michigan, dipimpin oleh SOLARIS anggota tim dan JUMAT fisikawan senior Daniel Bazin. Percobaan pertama ini menguji AT-TPC.” NS AT-TPC memungkinkan para ilmuwan untuk menggunakan sinar yang lebih lemah dan tetap mengumpulkan hasil dengan akurasi tinggi yang dibutuhkan.

NS AT-TPC pada dasarnya adalah ruang besar yang diisi dengan gas yang berfungsi sebagai target untuk sinar dan media detektor. Ini berbeda dari ruang vakum tradisional yang menggunakan rangkaian detektor silikon dan target padat, tipis, dan terpisah.

Dengan mengisi ruang dengan gas, Anda memastikan bahwa partikel yang lebih sedikit dan lebih besar dari sinar intensitas rendah akan melakukan kontak dengan bahan target, ”kata Kay. Dengan cara itu, para ilmuwan kemudian dapat mempelajari produk dari tabrakan tersebut.

Eksperimen pertama tim, dipimpin oleh rekan peneliti Clementine Santamaria dari JUMAT, meneliti peluruhan oksigen-16 (isotop oksigen paling umum di planet kita) menjadi partikel alfa yang jauh lebih kecil. Secara khusus, delapan proton dan delapan neutron dalam oksigen-16 inti pecah menjadi total empat partikel alfa, masing-masing terdiri dari dua proton dan dua neutron.

Dengan menentukan bagaimana oksigen-16 meluruh seperti ini, perbandingan dapat dibuat denganKeadaan Hoyle,’ keadaan tereksitasi dari isotop karbon yang kami yakini memainkan peran kunci dalam produksi karbon di bintang, ”jelas Kay.

Kay dan timnya mencatat lebih dari dua juta peristiwa reaksi selama percobaan ini dan mengamati beberapa contoh peluruhan oksigen-16 menjadi partikel alfa.

Fungsi ganda dari SOLARIS akan memungkinkan eksperimen reaksi nuklir yang lebih luas dari sebelumnya, dan memberi para ilmuwan wawasan baru tentang beberapa misteri terbesar kosmos.

JUMAT adalah fasilitas pengguna untuk Kantor Fisika Nuklir di KELINCI BETINA Kantor Ilmu.

Sumber: NS




Pos terkait

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Situs ini menggunakan Akismet untuk mengurangi spam. Pelajari bagaimana data komentar Anda diproses.