USA teadlased on tabamatu heelium-8 isotoobi loomiseks, lõksustamiseks ja uurimiseks kasutanud uut ja uuenduslikku meetodit. „Laserlõksu” abil on USA energeetikaosakonna Argonne'i riikliku labori füüsikud täpselt kaardistanud aatomi jaotuse ja võiksid aidata meil mõista eksootiliste neutronitähtede taga olevat teadust.
Niisiis, kuidas heelium-8 isotoopi kinni püüda? Vastus pole kaugeltki lihtne, kuid Argonne füüsik Peter Mueller on lahenduse leidnud. Kasutades GANILi tsüklotroni rajatist Põhja-Prantsusmaal, on võimalik luua heeliumi-4, 6 ja aeg-ajalt heeliumi-8 isotoope. See on üks vähestest tsüklotronitest, milles on piisavalt energiat heelium-8 isotoobi genereerimiseks. See kõik on osakese moodustamine väga hea, kuid heeliumi-8 eraldamiseks teistest heeliumi isotoopide õdedest-vendadest on tarvis nutikat ja ülitäpset laser “vanglat” raskema heeliumi isotoobi langemiseks, lubades samal ajal teistel heledamatel isotoopidel lennata otse läbi.
Vanglaväravate "varrastena" on kuus laserit täpselt paigutatud sellise vahekaugusega, et ainult heelium-8 mõõtmetega isotoobid jäävad lõksu. Joondamisel langeb heelium-8 nende vahele ja kui isotoop proovib põgeneda, hoiavad tõrjumisjõud isotoopi paigal. Kui piisavalt aega on möödunud (iga kahe minuti tagant genereeritakse umbes üks heelium-8 aatom), laseb meeskond veel kaks laserit keskele sama sagedusega kui heelium-8 resonantssagedus. Kui laservangla helendab, on heelium-8 hõivatud.
Heeliumi kõige tavalisemas stabiilses vormis on kaks prootonit ja kaks neutronit. Heeliumil võib olla ka kaks ebastabiilne isotoobid, heelium-6 (neli neutronit) ja heelium-8 (kuus neutronit). Ebastabiilsetes isotoopides moodustavad täiendavad neutronid kompaktse kesksüdamiku ümber “halo” (ülal pildil). Heelium-6 sisaldab halo, milles on kaks neutronit, ja heelium-8 sisaldab nelja neutronit. Kahe neutronit sisaldava halo puhul on heelium-6 eristatav „võnkumine“, kuna halo-neutronid paiknevad südamiku ümber asümmeetriliselt (st. Kimbus). See ükskõiksus viib tasakaalu keskpunkti tuumast eemale ja neutronite halopaari poole. Teisest küljest lehvitab heelium-8 vähem, kuna neli halo-neutronit asuvad südamiku ümber südamiku. Laserlõks on ainus teadaolev meetod heeliumi-8 aatomi püüdmiseks ja selle tõttu saab selle halo struktuuri lõpuks nii suure täpsusega analüüsida.
Heelium-8 omaduste mõõtmine on keeruline selle radioaktiivsuse tõttu. Heelium-8 poolväärtusaeg on vaid kümnendik sekundist, seega tuleb kõik aatomi mõõtmised võtta viivitamatult, kuna tuvastatakse “vangla läige”. Mõõtmisi tehakse seetõttu veebis, mis on iseenesest keeruline ülesanne.
Haruldase heelium-8 isotoobi tuvastamine on oluline samm nii osakeste füüsikute kui ka astrofüüsikute jaoks. Oluline on mõista, kuidas heelium konfigureerib end pärast osakestekiirendist tootmist, kuid see on kasulik ka kosmiliste kehade, näiteks neutronitähtede omaduste mõistmisel. Argonne'i katse tagajärjed on kasulikud, kui paremad spektroskoopilised vaatlused on kättesaadavad, nii et heelium-8 struktuuri signaali võib tuvastada ka mujal kui Maal.
Allikas: Physorg.com
