Kamera Compton mengukur polarisasi sinar gamma dalam eksperimen fisika nuklir – Dunia Fisika

Kamera Compton telah digunakan untuk mengukur polarisasi sinar gamma dalam eksperimen fisika nuklir. Hal ini dilakukan oleh tim yang dipimpin oleh Shintaro Pergi di Klaster RIKEN untuk Penelitian Perintis Jepang. Mereka mengatakan bahwa pendekatan baru mereka dapat membantu fisikawan menyelidiki struktur inti atom dengan lebih detail.

Inti atom mengandung proton dan neutron yang terikat satu sama lain oleh gaya yang kuat. Sama seperti elektron dalam atom atau molekul, proton dan neutron ini dapat berada dalam sejumlah tingkat energi yang berbeda – sering kali dikaitkan dengan bentuk inti yang berbeda. Transisi antara keadaan ini sering kali melibatkan emisi foton sinar gamma dan studi foton ini memberikan informasi penting tentang struktur internal inti – suatu disiplin ilmu yang disebut spektroskopi nuklir.

Studi-studi ini melibatkan penentuan putaran dan paritas inti, yang dapat dilakukan dengan mengukur polarisasi sinar gamma yang dipancarkan. Namun, melakukan pengukuran polarisasi sinar gamma secara akurat bukanlah tugas yang mudah.

Kamera multilapis

Baru-baru ini, peluang baru untuk pengukuran berkualitas tinggi datang dari desain kamera Compton multilapis kadmium-telurida yang pertama kali dikembangkan oleh Tadayuki Takahashi dan rekan-rekannya di Universitas Tokyo.

Kamera Compton terdiri dari setidaknya dua lapisan material yang berinteraksi dan mendeteksi sinar gamma. Prosesnya dimulai dengan hamburan foton sinar gamma secara inelastis (Compton) dari lapisan pertama. Foton kemudian diserap oleh lapisan kedua. Dengan menggunakan informasi posisi hasil deteksi kedua peristiwa tersebut, sumber datangnya sinar gamma dapat ditelusuri hingga ke sebuah lingkaran di luar angkasa. Dengan mengukur banyak interaksi tersebut, sumber pancaran sinar gamma dapat ditentukan dengan tepat pada perpotongan lingkaran. Hasilnya, kamera Compton memainkan peran penting dalam astronomi sinar gamma.

Memang benar, desain Takahashi pertama kali dikembangkan untuk digunakan pada misi Hitomi Jepang, yaitu teleskop luar angkasa yang diluncurkan pada tahun 2016. Namun, Go menunjukkan bahwa “detektor jenis ini telah diterapkan pada berbagai bidang. Penerapannya berkisar dari menemukan lokasi bahan radioaktif yang dilepaskan setelah kecelakaan pembangkit listrik tenaga nuklir di Jepang, hingga berfungsi sebagai pelacak multi-probe dalam pengobatan nuklir.”

Tergantung polarisasi

Kini, tim Go telah menggunakan kamera Compton milik Takahashi dalam eksperimen spektroskopi nuklir yang mengukur polarisasi sinar gamma. Teknik mereka memanfaatkan fakta bahwa kemungkinan foton dihamburkan Compton pada sudut tertentu bergantung pada polarisasinya. Artinya kamera Compton dapat digunakan untuk menentukan polarisasi berkas sinar gamma yang berasal dari sumber di lokasi yang diketahui.

“Pendekatan ini memberikan informasi berharga tentang polarisasi linier sinar gamma dari inti tereksitasi,” kata Go.

Dalam percobaannya, para peneliti menembakkan seberkas proton pada lembaran besi tipis. Beberapa dari proton ini tersebar dari inti besi-56 – menempatkan inti dalam keadaan tereksitasi yang meluruh karena emisi foton sinar gamma. Dalam percobaan pembuktian prinsip ini, transisi nuklir ini dipilih karena sinar gamma dipancarkan dengan polarisasi yang diketahui.

Yang menggembirakan bagi Go dan rekan-rekannya adalah bahwa polarisasi foton yang diukur oleh kamera Compton mereka sangat cocok dengan nilai yang diketahui. Setelah berhasil mendemonstrasikan teknik eksperimental baru mereka, tim Go berharap kamera tersebut dapat segera diterapkan secara lebih luas dalam eksperimen spektroskopi nuklir yang canggih.

“Temuan kami mencakup sensitivitas yang sangat tinggi dan efisiensi deteksi yang efisien,” jelas Go. Dia mengatakan ini akan sangat berguna untuk mempelajari inti radioaktif langka, yang melibatkan pendeteksian foton dalam jumlah yang sangat kecil.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Laporan Ilmiah.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/compton-camera-measures-gamma-ray-polarization-in-nuclear-physics-experiment/