米国の研究者たちは、新しい革新的な方法を使用して、とらえどころのないヘリウム8同位体を作成、トラップ、研究してきました。 「レーザートラップ」を使用することにより、米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所の物理学者は原子の分布を正確にマッピングし、エキゾチックな中性子星の背後にある科学を理解するのに役立つ可能性があります。
では、どのようにしてヘリウム8同位体を「トラップ」するのでしょうか。答えは単純ではありませんが、アルゴンヌの物理学者ピーター・ミューラーは解決策を見つけました。フランス北部のGANILサイクロトロン施設を使用して、ヘリウム4、6、および場合によってはヘリウム8同位体を生成できます。これは、ヘリウム8同位体を生成するのに十分なエネルギーを持つ世界で唯一のサイクロトロンの1つです。粒子を作成するのは非常にうまくいきますが、ヘリウム8を他のヘリウム同位体の兄弟から分離するには、重いヘリウム同位体が落下するための賢明で非常に正確なレーザー「刑務所」が必要です。まっすぐ飛ぶ。
刑務所の門の「棒」として機能する6つのレーザーは、ヘリウム8の寸法の同位体のみがトラップされるような間隔で正確に配置されます。整列すると、ヘリウム-8がそれらの間に落ち、同位体が逃げようとしても、反発力が同位体を静止させます。十分な時間が経過すると（2分ごとに約1つのヘリウム8原子が生成されます）、チームはヘリウム8の共振周波数と同じ周波数で中央にさらに2つのレーザーを発射します。レーザー刑務所が光れば、ヘリウム-8が捕獲されました。
最も一般的で安定した形のヘリウムには、2つの陽子と2つの中性子があります。ヘリウムは2つを持つこともできます 不安定 同位体、ヘリウム6（4つの中性子）およびヘリウム8（6つの中性子）。不安定な同位体では、追加の中性子はコンパクトな中心核の周りに「ハロー」を形成します（上写真）。ヘリウム6には2つの中性子を含むハローがあり、ヘリウム8には4つの中性子のハローがあります。 2つの中性子を含むハローでは、ヘリウム6はハロー中性子がコアの周りに非対称に配置される（つまり、それらが集まる）ため、特有の「ゆらぎ」を持っています。この偏りは、バランスの中心をコアから遠ざかり、中性子のハローペアに向けて移動します。一方、ヘリウム8は、4つのハロー中性子がコアの周りに対称的に配置されるため、揺れが少なくなります。レーザートラップは、ヘリウム8原子をトラップするために知られている唯一の方法であり、このため、ハローの構造を最終的に非常に高い精度で分析できます。
ヘリウム-8の特性を測定することは、その放射能によって複雑になります。ヘリウム8の半減期は10分の1秒しかないため、「刑務所のグロー」が検出されると、原子のすべての測定を即座に行う必要があります。したがって、測定は「オンライン」で行われ、それ自体が困難な作業です。
希少なヘリウム8同位体の検出は、素粒子物理学者と天体物理学者の両方にとって大きな一歩です。ヘリウムは粒子加速器からの生成後にどのように構成されるかを理解することが重要ですが、中性子星などの宇宙体の特性を理解するときにも役立ちます。より優れた分光観測が利用可能になり、ヘリウム8構造の痕跡が地球上以外で検出される可能性があるため、アルゴンヌ実験の影響は有用です。
出典：Physorg.com
