Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä Belgiassa, Suomessa, Ranskassa, Saksassa ja Venäjällä -toimivien tutkimusryhmien kanssa onnistuneet laserionisoimaan korkealla resoluutiolla radioaktiivisia atomeita. Tutkimuksessa saatiin uutta tietoa raskaiden alkuaineiden ominaisuuksista. Tulokset julkaistiin hiljattain Nature Communications -lehdessä.
Herkkä ja tarkka tekniikka
Laserspektroskopiaa käytettiin nyt ensimmäistä kertaa lyhytikäisten raskaiden alkuaineiden atomi- ja ydinrakenteen perinpohjaiseen ymmärtämiseen. ”Suurinta osaa aktinoideista (alkuaineita, joiden järjestysluku on 89–103) ja trans-aktinoideista (alkuaineita, joiden järjestysluku on 104–118) ei esiinny luonnossa ollenkaan ja niiden suurien määrien valmistaminen keinotekoisesti on erittäin haastavaa”, kertoo professori Iain Moore Jyväskylän yliopistosta. ”Näiden ytimien tutkimiseen spektroskopian keinoin tarvittiin uusi, erittäin herkkä ja tarkka tekniikka, joka perustuu radioisotooppien laserionisaatioon yliäänennopeudella virtaavassa kaasussa”. Tätä uutta tekniikkaa käytettiin nyt aktinium-alkuaineen ydinrakenteen määrittämiseen LISOL (Leuven Isotope Separator On-line) laitteistolla, Louvain-la-Neuvessa, Belgiassa.
Tarkempia tutkimustutkimuksia
Aktinium on alkuaine, jolla on ytimessä 89 protonia. Se on kevyin alkuaine aktinoidien sarjassa eikä sillä ole yhtään luonnossa esiintyvää isotooppia. Tästä syystä aktiniumin atomitilojen tuntemus on rajoittunutta tehden myös laserspektroskopiamittauksista todella haastavaa. Tutkimuksessa käytetyt aktinium-atomit tuotettiin Louvain-la-Neuven syklotronilla ydinfuusiohöyrystysreaktioilla pommittamalla ohutta kultakalvoa neon-ytimillä. Syntyneet aktinium-atomit pysäytettiin argon kaasuun, jonka mukana ne kulkeutuivat rakettimoottoreista tutun, joskin pienoisversioisen, ”de Laval”-suuttimen läpi yliäänennopeudella laservuorovaikutusalueelle. Atomit ionisointiin ja spektroskopiatutkimuksilla saatiin tuotettua täysin muista alkuaineista puhdas aktinium-ionisuihku. ”Uudella tekniikalla, joka on yleisesti sovellettavissa, saadaan kymmenkertaisesti parempi resoluutio eikä se vaikuta tehokkuuteen. Yksityiskohtaiset kokeet ovat nyt mahdollisia ytimille, joita tuotetaan vain yksi atomi kerran kymmenessä sekunnissa”, kertoo KU Leuvenin tutkija Dr. Rafael Ferrer, joka oli päävastuussa kokeen suorittamisesta.
Lisätietoa:
Kuva:
De Laval -suuttimella muodostettava yliääninopeuksinen kaasusuihku. a) Kuva laitteistosta, jossa näkyy de Laval -suutin kiinnitettynä pysäytyskammioon. b) Purkautuvan kaasun tiheysprofiilikuva epäideaalisissa olosuhteissa, jolloin spektroskopiaresoluutio jää huonoksi. c) Tiheysprofiili, kun kaasusuihkun paine ja taustapaine on säädetty sopivaksi toisiinsa nähden. Tällaisessa tapauksessa sekä tehokkuus että resoluutio paranevat huomattavasti.
Jyväskylän yliopisto on yksi maamme suosituimmista ja tuloksellisimmista yliopistoista. Painoalamme ovat oppiminen ja opetus, luonnontieteet, kielet ja kulttuuri, liikunta ja informaatioteknologia. Olemme johtava koulutuksen asiantuntija, opettajankouluttaja, aikuiskouluttaja ja koulutusviejä. Akateemiseen yhteisöömme kuuluu 15 000 perus- ja jatko-opiskelijaa 90 maasta, 20 000 aikuisopiskelijaa ja 2 500 työntekijää.
© Koodiviidakko Oy - Y-tunnus 1939962-1