Polski Serwis Naukowy - OnLine od 1999 roku
 RSS
Czwartek, 31 maja 2012
Petronia, Bożysława, Ernestyna, Teodor
 1891: budowa Kolei Transsyberyjskiej
1970: zagłada miasta Yungay w Peru
WHO: Dzień bez Papierosa
Nowe publikacje
Polski unikatowy detektor pozwolił odkryć rzadkie rozpady jąder niklu
Dodano:
|8 Cze 2011|, 2011 00:47
|
|
|
Rzadki izotop niklu-48 rozpada się, emitując dwa protony - odkryli fizycy z Uniwersytetu Warszawskiego. Obserwacje umożliwił nowatorski detektor, zbudowany w Warszawie - poinformował Wydział Fizyki UW. Rozpad dwuprotonowy - nowy rodzaj promieniotwórczości, użyteczny w badaniach budowy jąder atomów, odkrył trzy lata temu także zespół z UW. Zaobserwowali oni wtedy, że takiemu niezwykłemu rozpadowi ulega żelazo-45.
"Możliwość badania tak rzadkich rozpadów, które ujawniają bogate informacje o budowie wewnętrznej jąder ma bardzo duże znaczenie poznawcze. Może pozwolić na zweryfikowanie hipotez i modeli opisujących ten nadal bardzo trudny do poznania obszar materii, z której zbudowany jest otaczający nas świat i my sami" - podkreśla główny koordynator badań prof. Marek Pfuetzner z Zakładu Spektroskopii Jądrowej Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki UW.
"Jednoczesna emisja dwóch protonów jest zjawiskiem bardzo rzadkim - dotychczas zaobserwowano ją tylko w przypadku trzech innych (oprócz niklu-48 - PAP) jąder atomowych: magnezu-19, cynku-54 i żelaza-45" - dodaje współautor eksperymentu dr hab. Zenon Janas.
Izotopy to odmiany pierwiastków chemicznych, które łączy ta sama liczba protonów w jądrze, a różni liczba neutronów. Obydwie wartości zsumowane stanowią liczbę masową. Nikiel ma 28 protonów w jądrze i tworzy co najmniej 30 różnych izotopów, w tym pięć stabilnych, np. nikiel-58. Odmiany niklu o najbardziej zaburzonej równowadze między ilością protonów i neutronów są niestabilne i szybko się rozpadają przechodząc w jądra innych pierwiastków. Z tego powodu ciężko je otrzymać, a jeszcze trudniej badać.
Uczeni z UW podjęli badania niklu-48, będącego bardzo szczególnym izotopem. W jego jądrze jest 28 protonów i tylko 20 neutronów. To jądro o największym niedoborze neutronów, jakie kiedykolwiek badano. Taki izotop "żyje" zaledwie 2 tysięczne sekundy, po czym się rozpada. Badania polskich naukowców z FUW ujawniły, że najczęstszym sposobem takiego rozpadu dla niklu-48 jest emisja dwóch protonów. Artykuł na ten temat ukaże się niebawem w czasopiśmie "Physical Review C".
Uwolnione z jądra protony niosą informację o jego budowie wewnętrznej. Aby ją poznać, bada się zachowanie wyemitowanych przez nią cząstek. Do tego potrzebne jest odpowiednie urządzenie. "Używane wcześniej detektory rejestrowały sygnały elektroniczne, w których cała informacja o wzajemnej korelacji dwóch protonów była tracona" - wyjaśnia prof. Pfuetzner. Fizycy z UW skonstruowali więc własny detektor. Jest to skrzynka wypełniona gazem (mieszanką helu, argonu i azotu), do której wstrzeliwane są jony (czyli pozbawione elektronów jądra) badanych pierwiastków. Przemieszczające się we wnętrzu skrzynki naładowane elektrycznie cząstki powodują świecenie gazu, pozostawiając w nim wyraźne ślady. Odpowiednio szybka kamera jest w stanie zrobić zdjęcie tych śladów, dzięki czemu widać jakim torem rozbiegły się cząstki, wyemitowane w trakcie rozpadu.
Nowatorski detektor zbudowano w Warszawie według projektu prof. Wojciecha Dominika z Zakładu Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD FUW. Eksperyment z użyciem polskiego detektora został przeprowadzony w Stanach Zjednoczonych w National Superconducting Cyclotron Laboratory w stanie Michigan przy współpracy University of Tennessee oraz Oak Ridge National Laboratory, gdzie możliwe było wytworzenie atomów niklu-48.
Proces produkcji niestabilnego niklu przebiega w kilku etapach. Atomy stabilnego izotopu niklu-58 są rozpędzane w cyklotronie, a następnie kierowane na obracająca się niklową tarczę zawierającą naturalną mieszankę stabilnych izotopów tego pierwiastka. W wyniku zderzeń zachodzą reakcje jądrowe i powstaje wiązka różnych izotopów rozmaitych pierwiastków. Wpada ona do separatora magnetycznego, który dokonuje selekcji ze względu na liczbę masową. Wyselekcjonowana w ten sposób wiązka wpada do detektora wypełnionego mieszanką gazów. Tam, na skutek hamowania w ośrodku gazowym, wytracana jest energia i atomy się zatrzymują. Wtedy następuje rozpad promieniotwórczy ich jąder. Całe zdarzenie jest rejestrowane przez kamerę. Prawdopodobieństwo powstania jądra niklu-48 jest bardzo małe. Dlatego podczas 156 godzin pomiarów, kiedy na niklową tarczę padło ok. 10 do potęgi 17 (jedynka z siedemnastoma zerami) pocisków, zaobserwowano zaledwie sześć atomów tego rzadkiego izotopu. Jądra czterech z nich rozpadły się przez emisję dwóch protonów, pozostałe uległy innej przemianie.
"Badania fizyki jąder atomowych mają wieloletnią tradycję na Uniwersytecie Warszawskim - pierwsze prace z tej dziedziny powstawały już w latach trzydziestych ubiegłego wieku" - mówi dziekan FUW, prof. dr hab. Teresa Rząca-Urban, która także zajmuje się fizyką jądrową. Przed wojną fizykę jądrowa tworzyli na UW tacy uczeni jak Leonard Sosnowski i Andrzej Sołtan, który już w 1934 roku uruchomił pierwszy polski akcelerator. Po wojnie Jerzy Pniewski i Marian Danysz wsławili się odkryciem hiperjąder - jąder atomowych, w których skład wchodzą nietrwałe cząstki materii odmiennej niż występująca powszechnie w naszym otoczeniu. Obecnie warszawscy fizycy jądrowi uczestniczą w budowie wielkich międzynarodowych eksperymentów, a przykład sukcesów grupy prof. Pfuetznera pokazuje, że potrafią również proponować i realizować swoje autorskie ciekawe projekty i tworzyć potrzebną do ich realizacji aparaturę. Uniwersytet Warszawski dysponuje także własnym dużym urządzeniem badawczym - cyklotronem ciężkich jonów wykorzystywanym do badań fizyki jądrowej i atomowej, a także na potrzeby medycyny.
Fizycy jądrowi nie ograniczają się jedynie do badań podstawowych, ale starają się wychodzić naprzeciw bieżącym potrzebom gospodarki. Już od października Uniwersytet Warszawski wspólnymi siłami wydziałów Fizyki i Chemii uruchamia nowy makrokierunek studiów "Energetyka i Chemia Jądrowa". Uruchomienie nowego kierunku, skupionego na energetyce jądrowej wiąże się z przewidywaną budową pierwszej elektrowni atomowej w Polsce i potrzebą wykształcenia odpowiedniej liczby specjalistów przygotowanych merytorycznie do radzenia sobie z rozmaitymi aspektami jej funkcjonowania. Program studiów skupia się m.in. na kwestiach związanych z wytwarzaniem, składowaniem i utylizacją paliwa reaktorowego. "Studenci zyskają też wiedzę na temat zjawisk fizycznych, procesów chemicznych oraz aspektów prawno-administracyjnych związanych z funkcjonowaniem elektrowni jądrowej" - wyjaśnia koordynator nowego makrokierunku, dr Przemysław Olbratowski.
* Dr Chiara Mazzocchi (adiunkt w ZSJ IFD FUW) przy montażu detektora gazowego, który obserwował rozpady niklu. Z tyłu po prawej widać jonowód, w którym poruszały się wyselekcjonowane jony zanim trafiły do detektora. Źródło: Marek Pfützner, FUW
** Akt emisji dwuprotonowej przez atom izotopu niklu-48. Widać długi tor atomu niklu, który wpadł do detektora od dołu i zatrzymał się w jego wnętrzu. Dwa krótkie tory przedstawiają protony wyrzucone przez po czasie
dwóch tysięcznych sekundy od zatrzymania. Źródło: FUW
PAP - Nauka w Polsce, Urszula Rybicka
tot/bsz
Czy wiesz że...?
wersja BETA
Selebi-Pikwe - miasto we wschodniej Botswanie. Około 55 tys. mieszkańców. Czwarte co do wielkości miasto kraju. Ośrodek wydobycia rud miedzi, niklu; huta rud miedzi i niklu; elektrownia cieplna (60 MW); lotnisko.
pełny tekst
Meteoryt żelazny rodzaj meteorytu zbudowanego z metalicznego żelaza o dużej zawartości niklu. W meteorytach żelaznych występują często skupienia innych minerałów, najczęściej troilitu, schreibersytu i rhabditu. Meteoryty żelazne dzieli się ze względu na zawartość niklu na:
pełny tekst
Ataksyty grupa meteorytów żelaznych o bardzo wysokim udziale procentowym niklu. Po przecięciu i oczyszczeniu meteorytu, w płaszczyźnie przecięcia nie uwidacznia się żadna wyraźnie uporządkowana struktura. Ataksyty, które zawierają powyżej 27% niklu składają się prawie wyłącznie z taenitu, jeżeli posiadają mniej niż 27% to zawierają głównie plesyt. Przykładem ataksytu jest meteoryt Hoba.
pełny tekst
Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń.
Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".
|
|
|
^ |
|
 |
|
Komentarze: brak |
|
Powered by
phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
|
Do druku