Για πρώτη φορά: Επιστήμονες δημιουργούν ψυχρά ραδιενεργά μόρια

Για πρώτη φορά, ερευνητές δημιούργησαν ψυχρά μόρια που περιέχουν το ραδιενεργό στοιχείο ράδιο, φέρνοντάς τα σε μια κατάσταση κατάλληλη για κβαντικές μετρήσεις ακριβείας με λέιζερ. Το επίτευγμα αυτό, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science στις 16 Ιουλίου, ανοίγει έναν νέο δρόμο για εργαστηριακά πειράματα που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση ενός από τα βαθύτερα μυστήρια της φυσικής: γιατί η ύλη κυριαρχεί έναντι της αντιύλης στο σύμπαν.caltech+2

Ένα αχλαδόσχημο κλειδί για την κοσμική ασυμμετρία

Μια ομάδα με επικεφαλής τον Nick Hutzler, καθηγητή φυσικής στο Caltech, ανέπτυξε την τεχνική μετά από χρόνια δοκιμών και σφαλμάτων με το ράδιο, ένα στοιχείο που είναι ραδιενεργό, εξαιρετικά δραστικό και διαθέσιμο μόνο σε ελάχιστες ποσότητες. Στην έρευνα συμμετείχαν επίσης συνεργάτες από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins και το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν.phys+1

Η ελκυστικότητα του ραδίου έγκειται στο ασυνήθιστο αχλαδόσχημο σχήμα του πυρήνα του. «Οι αχλαδόσχημοι πυρήνες είναι ασύμμετροι και ενισχύουν δραματικά τα πιθανά σήματα που αναζητούμε για να εξηγήσουμε την ασυμμετρία μεταξύ ύλης και αντιύλης», δήλωσε ο Hutzler. «Το ράδιο έχει το σπάνιο αχλαδόσχημο σχήμα που θέλουμε, έχει μελετηθεί εκτενώς από πυρηνικούς φυσικούς και δημιουργεί μόρια που είναι ιδανικά για κβαντικές μετρήσεις ακριβείας με λέιζερ».caltech+1

Η χημεία των ζαχαρωτών συναντά την κβαντική φυσική

Ο χειρισμός μικροσκοπικών ποσοτήτων ενός επικίνδυνου ραδιενεργού στοιχείου απαιτούσε δημιουργική επίλυση προβλημάτων. Η ομάδα σταθεροποίησε το ράδιο ενσωματώνοντάς το σε μια παχύρρευστη κολλώδη ουσία που παρήχθη μέσω μιας διαδικασίας που μοιάζει με την παρασκευή ζαχαρωτών: διαλύοντας το ράδιο σε νερό και ένα υποκατάστατο ζάχαρης και στη συνέχεια εξατμίζοντας το νερό. Αφού πειραματίστηκαν με πραγματική ζάχαρη, η οποία αποδείχθηκε αναξιόπιστη, κατέληξαν στο γλυκαντικό χωρίς ζάχαρη ξυλιτόλη.phys+1

Η κολλώδης ουσία με το ράδιο τοποθετήθηκε σε φύλλο χρυσού μέσα σε έναν θάλαμο που είχε ψυχθεί στους περίπου μείον 450 βαθμούς Φαρενάιτ με τη χρήση αερίου ηλίου. Στη συνέχεια, τα λέιζερ διέγειραν τα άτομα ραδίου σε μια δραστική κατάσταση, ωθώντας τα να σχηματίσουν μόρια, μονοϋδροξείδιο, μονοδευτεροξείδιο και μονοφθορίδιο του ραδίου, τα οποία μπορούσαν να μελετηθούν με φασματοσκοπία λέιζερ υψηλής ανάλυσης.caltech+2

Προς μια νέα φυσική

Τα μόρια είναι πλέον έτοιμα για χρήση σε κβαντικές μετρήσεις ακριβείας, όπου λειτουργούν ως αισθητήρες για σωματίδια και δυνάμεις που δεν προβλέπονται από τη γνωστή φυσική. «Τα μόρια λειτουργούν σαν κεραία για να ενισχύσουν τις ιδιότητες που αναζητούμε», δήλωσε ο Hutzler. Η μέθοδος μπορεί επίσης να εφαρμοστεί και σε άλλα άτομα εκτός από το ράδιο, διευρύνοντας τον πιθανό αντίκτυπό της στην έρευνα της θεμελιώδους φυσικής.caltech