جهش در فیزیک هستهای؛ حفظ قطبش ذرات در شتابدهنده لیزر پلاسما برای نخستینبار
پژوهشگران دانشگاه دوسلدورف آلمان و مرکز تحقیقاتی یولیخ موفق شدهاند برای نخستینبار در جهان نشان دهند که حالت قطبش یا همترازی اسپین ذرات در فرآیند شتابدهی لیزر-پلاسما حفظ میشود؛ دستاوردی که میتواند مسیرهای تازهای را در تحقیقات همجوشی هستهای و فیزیک بنیادی باز کند.
به گزارش interestingengineering، این مطالعه که با همکاری مرکز فیزیک سنگین یونها گسیل (GSI) در دارمشتات انجام شده نشان میدهد حتی در شرایط بسیار پرانرژی شتابدهی، آرایش اسپینی ذرات دچار اختلال نمیشود. قطبش به معنای همراستایی جمعی اسپین ذرات است و در برهمکنشهای هستهای نقشی تعیینکننده دارد.
شتابدهی کوچکتر، اما بسیار قدرتمندتر
در حالی که شتابدهندههای سنتی مانند تاسیسات CERN از ساختارهای عظیم و چند کیلومتری با آهنرباها و حفرههای رادیویی استفاده میکنند، شتابدهندههای لیزر-پلاسما بهعنوان جایگزینی فشرده و کمهزینه در حال ظهور هستند. به گفته پژوهشگران این فناوری میتواند به گرادیانهای شتابی تا حدود ۱۰۰۰ برابر بیشتر از شتابدهندههای معمول دست یابد.
مارکوس بوشر سرپرست این پروژه تاکید کرده است که با وجود این شدت بالا همترازی اسپین ذرات پایدار باقی میماند؛ موضوعی که پیشتر بهصورت تجربی اثبات نشده بود.
یکی از مهمترین پیامدهای این یافته در حوزه همجوشی هستهای کنترلشده است. در این فرایند اگر اسپین هستههای سوخت هستهای بهصورت موازی همراستا شود احتمال وقوع واکنش همجوشی افزایش پیدا میکند و در نتیجه بازده انرژی نیز بالاتر میرود.
بوشِر در توضیح این موضوع گفته است: در همجوشی کنترلشده احتمال واکنش و در نهایت انرژی تولیدی در راکتور زمانی بهطور چشمگیر افزایش مییابد که اسپین هستهها همراستا باشد.
استفاده از هلیوم-۳ و آزمایشهای دقیق
برای انجام این پژوهش از ایزوتوپ هلیوم-۳ استفاده شد. این گاز بهصورت روزانه و در حالت از پیش قطبیده در مرکز یولیخ تولید و سپس به مرکز GSI در دارمشتات منتقل شد. در آنجا با استفاده از لیزر قدرتمند PHELIX یونها شتاب داده شدند.
پس از شتابدهی پژوهشگران با استفاده از صفحات آشکارساز CR-۳۹ وضعیت ذرات را بررسی کردند و تایید شد که میزان قطبش در طول فرآیند تقریبا بدون تغییر باقی مانده است.
پیامدهای گسترده برای فیزیک بنیادی
این دستاورد تنها به همجوشی محدود نمیشود و میتواند در شتابدهی پروتونها و الکترونها نیز کاربرد داشته باشد. به گفته پژوهشگران بررسی برخورد ذرات قطبیده میتواند اطلاعات دقیقی درباره ساختار ماده و نیروهای بنیادی در اختیار قرار دهد.
همچنین این فناوری میتواند در بررسی فیزیک فراتر از مدل استاندارد و حتی جستوجوی ذرات فرضی مانند آکسیونها که از نامزدهای ماده تاریک محسوب میشوند نقش مهمی ایفا کند.
نتایج این پژوهش نشان میدهد شتابدهندههای لیزر-پلاسما نهتنها گزینهای فشرده و مقرونبهصرفه برای فیزیک انرژیهای بالا هستند بلکه میتوانند ویژگیهای کوانتومی حساس مانند قطبش اسپینی را نیز حفظ کنند؛ موضوعی که مسیر استفاده گستردهتر از این فناوری در آینده را هموار میکند.
انتهای پیام/
