Ricercatori statunitensi hanno utilizzato un metodo nuovo e innovativo per creare, intrappolare e studiare l'isotopo elusivo-8 elusivo. Attraverso l'uso di una "trappola laser", i fisici del laboratorio nazionale Argonne del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno mappato accuratamente la distribuzione dell'atomo e potrebbero aiutarci a comprendere la scienza dietro le stelle esotiche di neutroni.
Quindi, come si "intrappola" un isotopo elio-8? La risposta è tutt'altro che semplice, ma il fisico Argonne Peter Mueller ha trovato una soluzione. Utilizzando la struttura ciclotronica GANIL nel nord della Francia, è possibile generare isotopi di elio-4, 6 e occasionalmente elio-8. Questo è uno dei soli ciclotroni al mondo con energia sufficiente per generare l'isotopo elio-8. Sta creando molto bene la particella, ma per separare l'elio-8 dagli altri fratelli di isotopo dell'elio richiede una "prigione" laser intelligente e molto accurata per far cadere l'isotopo di elio più pesante, consentendo agli altri isotopi più leggeri di vola dritto attraverso.
Agendo come "sbarre" delle porte della prigione, sei laser sono allineati con precisione a una distanza tale da intrappolare solo gli isotopi con le dimensioni dell'elio-8. Quando è allineato, l'elio-8 cadrà tra di loro e se l'isotopo tentasse di scappare, le forze di repulsione mantengono fermo l'isotopo. Dopo aver lasciato passare abbastanza tempo (circa un atomo di elio-8 viene generato ogni due minuti) la squadra spara nel mezzo altri due laser alla stessa frequenza della frequenza di risonanza dell'elio-8. Se la prigione laser dovesse brillare, l'elio-8 è stato catturato.
La forma più comune e stabile di elio ha due protoni e due neutroni. L'elio può anche avere due instabile isotopi, elio-6 (quattro neutroni) ed elio-8 (sei neutroni). Negli isotopi instabili, i neutroni aggiuntivi formano un "alone" attorno al nucleo centrale compatto (nella foto sopra). L'elio-6 ha un alone contenente due neutroni e l'elio-8 ha un alone di quattro neutroni. Nell'aureola contenente due neutroni, l'elio-6 ha un caratteristico "traballare" poiché i neutroni dell'alone si dispongono asimmetricamente attorno al nucleo (cioè si raggruppano insieme). Questa sbilenco sposta il centro dell'equilibrio lontano dal nucleo e più verso la coppia di aloni di neutroni. D'altra parte, l'elio-8 oscilla meno quando i quattro neutroni dell'alone si dispongono in modo più simmetrico attorno al nucleo. La trappola laser è l'unico metodo noto per intrappolare un atomo di elio-8 e, per questo motivo, la struttura della sua aureola può finalmente essere analizzata con un livello di precisione così elevato.
Misurare le caratteristiche dell'elio-8 è complicato dalla sua radioattività. L'elio-8 ha un'emivita di solo un decimo di secondo, quindi tutte le misurazioni dell'atomo devono essere prese istantaneamente quando viene rilevato il "bagliore della prigione". Le misure vengono quindi prese "on-line", il che è di per sé un compito difficile.
Il rilevamento del raro isotopo elio-8 è un passo importante sia per i fisici delle particelle che per gli astrofisici. È importante capire come l'elio si configura dopo la produzione da un acceleratore di particelle, ma è anche utile per comprendere le proprietà dei corpi cosmici come le stelle di neutroni. Le implicazioni dell'esperimento Argonne saranno utili quando saranno disponibili migliori osservazioni spettroscopiche in modo che la firma della struttura dell'elio-8 possa essere rilevata se non sulla Terra.
Fonte: Physorg.com
