Compton Kamera Nükleer Fizik Deneyinde Gama Işını Polarizasyonunu Ölçtü

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Nükleer yapı: Bazı nadir çekirdeklerin iç işleyişi, çok katmanlı bir Compton kamera kullanılarak yakında daha iyi anlaşılabilecektir. (Nezaket: iStock/Girolamo-Sferrazza-Papa)

Bir nükleer fizik deneyinde gama ışınlarının polarizasyonunu ölçmek için bir Compton kamera kullanıldı. Bu, liderliğindeki bir ekip tarafından yapıldı. Şintaro Git Japonya'nın RIKEN Öncü Araştırma Grubu'nda. Yeni yaklaşımlarının fizikçilerin atom çekirdeğinin yapısını çok daha ayrıntılı bir şekilde araştırmasına yardımcı olabileceğini söylüyorlar.

Bir atom çekirdeği, güçlü kuvvetle birbirine bağlanan protonları ve nötronları içerir. Bir atom veya moleküldeki elektronlara çok benzer şekilde, bu protonlar ve nötronlar, genellikle çekirdeğin farklı şekilleriyle ilişkilendirilen, çok sayıda farklı enerji durumunda bulunabilirler. Bu durumlar arasındaki geçişler genellikle gama ışını fotonlarının emisyonunu içerir ve bu fotonların incelenmesi, nükleer spektroskopi adı verilen bir disiplin olan çekirdeğin iç yapısı hakkında önemli bilgiler sağlar.

Bu çalışmalar, yayılan gama ışınlarının polarizasyonunu ölçerek yapılabilen çekirdeklerin hem spinini hem de paritesini belirlemeyi içerir. Ancak gama ışını polarizasyonunun doğru ölçümlerini yapmak kolay bir iş değildir.

Çok katmanlı kamera

Son zamanlarda, yüksek kaliteli ölçümler için yeni fırsatlar, ilk kez tarafından geliştirilen çok katmanlı kadmiyum-tellür Compton kamera tasarımından geldi. Tadayuki Takahaşi ve Tokyo Üniversitesi'ndeki meslektaşları.

Bir Compton kamera, gama ışınlarıyla etkileşime giren ve onları tespit eden en az iki malzeme katmanından oluşur. Süreç, ilk katmandan elastik olmayan (Compton) bir gama ışını fotonun saçılmasıyla başlar. Foton daha sonra ikinci katman tarafından emilir. Bu olayların her ikisinin de tespitinden elde edilen konum bilgileri kullanılarak, gelen gama ışınının kaynağı uzaydaki bir daireye kadar takip edilebilir. Bu tür pek çok etkileşimin ölçülmesiyle, bir gama ışını ışınının kaynağı, dairelerin kesişiminde tam olarak belirlenebilir. Sonuç olarak Compton kameraları gama ışını astronomisinde önemli bir rol oynadı.

Aslında Takahashi'nin tasarımı ilk olarak Japonya'nın 2016 yılında fırlatılan talihsiz bir uzay teleskobu olan Hitomi misyonunda kullanılmak üzere geliştirildi. Ancak Go şunu belirtiyor: “Bu tip dedektör o zamandan beri geniş bir alana uygulandı. Uygulama alanları, Japonya'daki nükleer santral kazasından sonra salınan radyoaktif materyallerin yerini tespit etmekten, nükleer tıpta çoklu prob izleyici olarak hizmet vermeye kadar uzanıyor."

Polarizasyona bağlı

Şimdi Go'nun ekibi, gama ışınlarının polarizasyonunu ölçen bir nükleer spektroskopi deneyinde Takahashi'nin Compton kamerasını kullandı. Teknikleri, bir fotonun belirli bir açıda Compton saçılması olasılığının onun polarizasyonuna bağlı olması gerçeğinden yararlanıyor. Bu, bilinen bir konumdaki bir kaynaktan çıkan bir gama ışını ışınının polarizasyonunu belirlemek için bir Compton kameranın kullanılabileceği anlamına gelir.

Go, "Bu yaklaşım, uyarılmış çekirdeklerden gelen gama ışınlarının doğrusal polarizasyonu hakkında değerli bilgiler sağlıyor" diyor.

Compton görüntüleme tanısal görüntüleme için yeni yollar açıyor

Deneyde araştırmacılar ince bir demir folyoya bir proton ışını gönderdiler. Bu protonların bir kısmı demir-56 çekirdeklerinden saçılarak çekirdekleri bir gama ışını fotonunun emisyonuyla bozunan uyarılmış bir duruma sokar. Bu prensip kanıtı deneyinde, bu nükleer geçiş, gama ışınlarının iyi bilinen bir polarizasyonla yayılması nedeniyle seçildi.

Go ve meslektaşlarını sevindiren şey, Compton kameralarıyla ölçülen foton polarizasyonunun bilinen değerle yakından eşleşmesiydi. Yeni deneysel tekniklerini başarıyla sergileyen Go'nun ekibi, kameranın yakın zamanda son teknoloji ürünü nükleer spektroskopi deneylerinde daha geniş çapta uygulanabileceğini umuyor.

Go, "Bulgularımız oldukça yüksek hassasiyet ve etkili tespit verimliliğini içeriyor" diye açıklıyor. Bunun, çok az sayıda fotonun tespit edilmesini içeren nadir radyoaktif çekirdeklerin incelenmesi için çok faydalı olacağını söylüyor.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilimsel Raporlar.