Wetenschap
Nieuwe aanpak vergroot het vermogen van versnellers om aanwijzingen van supernova's in maanstof te ontdekken
Onderzoekers van het China Institute of Atomic Energy (CIAE) hebben de methode voor het detecteren van ijzer-60 ( 60 ) aanzienlijk verbeterd Fe), een zeldzame isotoop gevonden in maanmonsters, met behulp van de HI-13 tandemversneller. Deze prestatie maakt de weg vrij voor het detecteren van 60 Fe in maanmonsters voor een dieper begrip van kosmische gebeurtenissen zoals supernova's die miljoenen jaren geleden plaatsvonden.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nuclear Science and Techniques .
Het onderzoek, geleid door Bing Guo, maakte gebruik van een verfijnde techniek van accelerator-massaspectrometrie (AMS) om 60 te detecteren Fe, een zeldzame isotoop geproduceerd door supernova's en gevonden in monsters die zijn teruggestuurd van de maan. Het verbeterde AMS-systeem, uitgerust met een Wien-filter, heeft met succes 60 geïdentificeerd Fe in simulatiemonsters met gevoeligheidsniveaus die voorheen onhaalbaar waren. Deze bevinding toont een detectiegevoeligheid aan die beter is dan 4,3 × 10 −14 en mogelijk 2,5 × 10 −15 bereiken in optimale omstandigheden.
Decennia lang is de uitdaging van het detecteren van isotopen met een lage dichtheid, zoals 60 Fe in maanmonsters heeft wetenschappers verbijsterd vanwege de schaarste van de isotoop en de aanwezigheid van interfererende elementen. De traditionele methoden schoten tekort in gevoeligheid. De nieuwste aanpassingen aan de HI-13 tandemversnellerfaciliteit van de CIAE vormen een belangrijke stap voorwaarts.
Guo zei:"Ons team was het erover eens dat de enige manier om historische supernova-gebeurtenissen nauwkeurig te volgen, was door de grenzen te verleggen van wat onze apparatuur kon doen. De installatie van het Wien-filter zou voor ons een game-changer kunnen zijn."
-
De doelkamer was uitgerust met een collimator, een doelhouder en een Faraday-beker. Si3 N4 op de doelhouder werden folieafbrekers geïnstalleerd. De Q3D magnetische spectrograaf kan rond de doelkamer roteren. Credit:China Instituut voor Atoomenergie -
De kathodehouderschijf maakt deel uit van de NEC multi-kathodebron van negatieve ionen door cesiumsputteren. Kathodes van 60 Fe-monsters en blanco monsters werden op de houderschijf geïnstalleerd. Credit:China Instituut voor Atoomenergie
De bevindingen van dit onderzoek reiken verder dan het academische domein en bieden inzicht in de processen die ons universum vormgeven. De mogelijkheid om minieme hoeveelheden van 60 te meten Fe op de maan biedt een directe link naar het bestuderen van supernova-gebeurtenissen uit het verleden die in de buurt hebben plaatsgevonden. Deze ontdekkingen hebben implicaties voor de astrofysica en bieden een nieuwe lens waarmee we de geschiedenis en evolutie van sterren kunnen bekijken.
Vooruitkijkend is het CIAE-onderzoeksteam van plan hun technieken verder te verfijnen om de gevoeligheid van hun metingen te verbeteren. Verbeteringen in de efficiëntie van de ionenbron- en straaltransmissie zullen naar verwachting de detectiemogelijkheden nog verder vergroten.
"Ons volgende doel is om ons hele AMS-systeem te optimaliseren om nog lagere detectielimieten te bereiken. Elk stukje verhoogde gevoeligheid opent een universum van mogelijkheden", legt Guo uit.
De succesvolle ontwikkeling van deze verbeterde AMS-methode draagt bij aan zowel maanonderzoek als de studie van interstellaire verschijnselen. Terwijl onderzoekers deze technologie blijven verfijnen, wordt ons begrip van de geschiedenis van het universum dieper, wat eens te meer bewijst dat onze reis door de kosmos nog lang niet voorbij is.