Lazerler nötron-yıldız birleşmelerinde üretilen ağır elementleri sentezleyebilir mi? – Fizik Dünyası

Demirden daha ağır elementler yaratan astrofiziksel bir sürecin laboratuvarda yeniden üretilmesi daha önce inanıldığından çok daha zor olabilir, ancak imkansız değildir. Bu, Fransa'daki Laboratoire pour l'Utilization des Lasers Intenses (LULI) araştırmacılarının vardığı sonuçtur; nötron yıldızı birleşmeleri sırasında tipik olarak görülen yeniden üretim koşullarının, hem proton hem de nötron kaynaklarında büyük iyileştirmeler gerektireceğini bildirmektedir. Bu içgörünün çok önemli olduğunu söylüyorlar çünkü yıldız süreçlerini kopyalamaya yönelik gelecekteki çabalar için daha gerçekçi bir çerçeve sağlıyor.

Demirden daha ağır elementlerin çoğu, sözde r-süreç, nerede r hızlı nötron yakalamayı ifade eder. Bu süreç, iki nötron yıldızı birleşerek bol miktarda serbest nötron oluşturduğunda meydana gelir. Nötron açısından zengin bu ortamlarda, atom çekirdekleri, nötronları beta bozunması yoluyla kaybedebileceklerinden çok daha hızlı yakalar (bu, bir çekirdeğin enerjik bir elektron veya pozitron yayması ve böylece nötronlarından birini bir protona dönüştürmesi durumunda meydana gelir).

Bilim adamları buna inanıyor rSüreç, bugün evrende bulunan tüm ağır elementlerin yaklaşık yarısının kaynağıdır. Ancak hızlı nötron yakalamayı kolaylaştırmak için gereken koşullar tam olarak anlaşılamamıştır. Bunun nedeni, laboratuvarda nötron açısından zengin izotoplar oluşturmak için gereken çok yüksek yoğunluklu nötron akılarını üretmenin son derece zor olmasıdır.

Yeni nesil çok petawattlı lazer sistemi

İyi haber şu ki, lazerle çalışan (atımlı) nötron kaynakları, gerekli nötron ışın türlerini üretebilir. Geliştirdiği yaklaşımda Vojtěch Horný ve meslektaşları LULİBöyle bir lazer ilk önce ultra yoğun ışık darbelerini katı bir hedefe yönlendirecektir. Horný, bunun, hedefin yüzeyindeki kirletici katmandaki hidrojen iyonlarının ışık hızının önemli bir kısmına kadar hızlanmasına neden olacağını açıklıyor. Bu hidrojen iyonları daha sonra hem nötron dönüştürücü hem de nötron yakalama hedefi olarak hizmet edecek altından yapılmış ikincil bir hedefe yönlendirilecek.

"Nötronları serbest bırakmak için düşük atom numaralı bir dönüştürücüde (örneğin berilyumdan yapılmış bir dönüştürücüde) füzyon reaksiyonları için döteronları (ağır hidrojen iyonları) hızlandıran geleneksel yöntemin aksine, yaklaşımımız yeni nesil çok petawatt'lık bir lazer sisteminden yararlanıyor. Horný, yüksek atom numaralı malzemelerde daha verimli bir parçalanma sürecini tetiklediğini söylüyor. Fizik dünyası. "Burada yüzlerce megaelektronvolt (MeV) aralığındaki enerjilere hızlanan protonlar ağır bir çekirdeğe çarparak daha fazla sayıda nötron açığa çıkarır."

Nötron üretimini artırmanın yolları

Horný, bu yöntemin amacının şu şekilde açıklandığını söylüyor: Fiziksel İnceleme Cnötron üretimini önemli ölçüde arttırmaktır. Kendisi ve meslektaşları sayısal simülasyonlar kullanarak, şu anda mevcut olan lazerlerin ihmal edilebilir sayıda nötron açısından zengin izotoplar (ilk çekirdek çekirdeğinden en az iki nötron fazlasına sahip olanlar olarak tanımlanır) üreteceğini hesapladı.

Bununla birlikte, eğer nötronlar çok düşük enerjilere (katı hidrojenin sıcaklığına karşılık gelen 20 milielektronvolt) kadar yavaşlatılırsa, iyi bir izotop sayımı yine de mümkün olacaktır. Bu tür yavaş hızlar, nötronların yakalanma olasılığını artıracaktır. Lazerin ayrıca birkaç saat boyunca 100 Hz frekansında darbe alması gerekecektir.

Bunların hepsi zor emirler ama Horný pes etmiyor. "Mevcut proton ve nötron kaynaklarının yakın vadeli gözlemleri engellediğinin ciddi şekilde farkına varılmasına rağmen r-Lazerle çalışan nötron kaynakları yoluyla proses, çalışmamız önemli bir temel oluşturdu" diyor. Teknolojik ilerleme konusunda umutlu olmak için de nedenler var. Örnek olarak Horný devam eden bir projeden bahsediyor Colorado Eyalet Üniversitesi'ndeki proje ABD'de araştırmacılar iki adet 200 Joule, 100 femtosaniye, 100 Hz lazer üretiyor. Bu projenin "ileriye doğru atılmış önemli bir adımı temsil ettiğini" söylüyor.

Horný, ekibin tanımladığı yoğun nötron akışının başka uygulamalara da sahip olabileceğini ekledi. Bunlar arasında hızlı nötron rezonans radyografisi kullanılarak bir malzemenin elementel bileşiminin yeniden yapılandırılması; hızlı nötron aktivasyonu; ve tıpta hızlı nötron tedavisi.

LULI ekibi şimdi, rekor kıran nötron parametrelerini elde etme umuduyla, önerdikleri lazer kaynağını üretmeye hazırlanıyor. Apollon lazer sistemi. Horný ise bölgeye taşındı. Aşırı Hafif Altyapı-Nükleer Fizik (ELI-NP) Romanya'da araştırma bilimcisi olarak görevi, elektron ve iyon ivmesini ilerletmenin yanı sıra lazer-plazma etkileşimlerinden yüksek enerjili radyasyon üretmeye odaklanacak. Yeni rolün, nötronlar da dahil olmak üzere çeşitli ikincil parçacık kaynaklarının araştırılmasını içerdiğini söylüyor.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/could-lasers-synthesize-heavy-elements-produced-in-neutron-star-mergers/