کشف راز آفرینش طلا در اعماق کیهان
آجاک: محققان با بهره بردن از حباب های نانویی هلیوم، پروسه رازآلود تولید عناصر سنگین کیهانی مانند نقره و طلا را شبیه سازی کردند. این موفقیت، به درک بهتر منشأ عناصر در انفجارهای ابرنواختری و برخورد ستارگان نوترونی کمک کرده و می تواند به طراحی نسل جدیدی از راکتورهای هسته ای مقاوم و کارآمد منجر شود.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد توسعه فناوری نانو، دانشمندان دانشگاه سوری (University of Surrey) در بریتانیا با بهره گیری از فناوری نانوحباب های هلیوم، قدمی بزرگ در حل یکی از پرسش های بنیادی اخترفیزیک برداشته اند که عناصر سنگین تر از آهن در جهان چگونه پدید آمده اند.
این پژوهش که در مرکز ملی شتاب دهنده کانادا (TRIUMF) انجام شده، نه فقط سرنخ هایی باارزش در مورد منشأ کیهانی عناصر سنگینی چون نقره، طلا و اورانیوم عرضه کرده، بلکه می تواند به بهبود فناوری راکتورهای هسته ای نیز منجر شود. نتایج این مطالعه در نشریه معتبر Physical Review Letters انتشار یافته است.
تا قبل از این، دو پروسه اصلی برای ایجاد عناصر سنگین مطرح بود، نخست: پروسه کند (s-process) که در هسته ی ستارگان رخ می دهد و به خوبی شناخته شده، و دوم، پروسه سریع (r-process) که هنوز رازآلود باقیمانده است. در r-process، در جریان رویدادهای شدید کیهانی نظیر ابرنواخترها و برخورد ستارگان نوترونی، هسته های اتمی در محیطی سرشار از نوترون، این ذرات را با سرعت جذب می کنند، قبل از آنکه گرفتار واپاشی بتا شوند.
اما شواهد اخیر نشاندهنده وجود گونه ای ضعیف تر از r-process است که تنها عناصر سنگین متوسط (با عدد اتمی ۳۷ تا ۴۷ مانند روبیدیوم تا نقره) را پدید می آورد، بی آنکه به سراغ عناصر بسیار سنگینی چون طلا یا اورانیوم برود.
برای بررسی دقیق این پروسه ضعیف، تیم پژوهشی به سرپرستی دکتر متیو ویلیامز (Matthew Williams) واکنش هسته ای خاصی را بررسی کردند که در آن ایزوتوپ رادیواکتیو استرانسیوم-۹۴ (⁹⁴Sr) با جذب ذره آلفا (هسته هلیوم)، نوترونی آزاد می کند و به زیرکونیوم-۹۷ (⁹⁷Zr) تبدیل می شود.
این آزمایش شامل چهار مرحله پیچیده بود؛ تولید یون های استرانسیوم-۹۴ از هدف اورانیومی که توسط پروتون های پرانرژی بمباران شده، جداسازی این یون ها با لیزر و طیف سنج مغناطیسی، شتاب دهی آنها به انرژی های مشابه انفجارهای ابرنواختری، برخورد آنها با هدفی از جنس فیلم نازک سیلیکونی حاوی میلیاردها نانوحباب هلیوم که توسط مؤسسه علوم مواد سویل (CSIC) در اسپانیا تولید شده بود.
این فناوری نانویی نوین، برخلاف روش های پیشین، امکان تراکم مقدار زیادی گاز هلیوم در فضایی بسیار کوچک را فراهم می سازد و برای اولین بار اندازه گیری دقیق واکنش های سوزش هلیوم با پرتوهای رادیواکتیو را ممکن می سازد.
با استفاده از آرایه ای از آشکارسازهای گاما و طیف سنج جرمی، محققان توفیق یافتند واکنش مورد نظر را شناسایی و احتمال وقوع آنرا در وضعیت مشابه انفجارهای کیهانی اندازه گیری کنند. این داده ها حال در اختیار مدل سازان اخترفیزیک قرار می گیرد تا نقشه های دقیق تری از تولید عناصر در کیهان عرضه کنند.
ویلیامز تاکید دارد که این فناوری می تواند به اندازه گیری شمار زیادی از واکنش های مشابه در آینده منجر شود و به دانشمندان کمک نماید تعیین کنند که r-process ضعیف دقیقاً در کجا رخ می دهد: در بادهای نوترینویی ناشی از ابرنواخترها یا در قسمتی از ماده پرتاب شده در برخورد ستارگان نوترونی؟
افزون بر جنبه های اخترفیزیکی، نتایج این پژوهش کاربردهای صنعتی نیز دارد. ویلیامز می گوید: «با بروزرسانی مدلهای واکنش هسته ای خصوصاً برای ایزوتوپ های رادیواکتیو، می توانیم مواد مقاوم تری برای راکتورهای هسته ای طراحی نماییم که دوام بیشتری داشته باشند و دیرتر نیاز به تعویض پیدا کنند.»
به این ترتیب، فناوری حباب های نانویی هلیوم نه فقط پنجره ای تازه به تاریخ کیهانی عناصر گشوده، بلکه نویدبخش نوآوری های صنعتی در عصر انرژی های نو نیز است.
این مطلب آجاک را پسندیدید؟
(0)
(0)
تازه ترینهای مرتبط
نظرات بینندگان در این باره