Czym w ogóle są izotopy? Najprościej można opisać je jako różne postacie atomów danego pierwiastka, których odmienność wynika z różnic w liczbie neutronów w jądrze. W tym przypadku mówimy o azocie-9, który posiada siedem protonów oraz dwa neutrony. Jedną z jego niezwykłych cech jest to, że czas jego trwania wynosi zaledwie jedną miliardową nanosekundy.
Czytaj też: Materiał, który łamie prawa fizyki. Wystarczyła jedna zmiana
Dokładne okoliczności, w jakich były prowadzone ostatnie badania, zostały niedawno opisane na łamach Physical Review Letters. Informacje zebrane na temat azotu-9, a przede wszystkim jego wyjątkowo szybkiego rozpadu, powinny mieć odzwierciedlenie w tym, jak będą postępowały dalsze badania w kluczowych dziedzinach fizyki.
Autorzy badań w tej sprawie dodają wręcz, że możemy mówić o zupełnie nowej fizyce, której będzie teraz trzeba poświęcić uwagę. Jak do tej pory możliwości z zakresu poznawania okoliczności funkcjonowania jąder atomowych były ograniczone. Ich złożoność jest tak imponująca, że tylko najprostsze przypadki mogą być wyjaśnione za pomocą modeli opartych na pojedynczych protonach i neutronach, z uwzględnieniem silnych sił jądrowych. Nawet bardziej skomplikowana sytuacja okazuje się w przypadku izotopów, w których liczba protonów jest znacznie wyższa niż neutronów bądź odwrotnie.
Izotop w postaci azotu-9 został wytworzony z wykorzystaniem wiązki jąder tlenu-13 oraz tarczy berylowej
Jak przedstawiciele Michigan State University stworzyli azot-9? Aby tego dokonać skierowali wiązkę jąder tlenu-13 na tarczę wykonaną z berylu mającą milimetr grubości. W ten sposób doszło do rozbicia jądra tlenu. Później przyszła pora na ocenę konsekwencji oraz poszukanie ewentualnych produktów tego rozpadu. O ile zazwyczaj wykorzystuje się w tym celu spektrometrię mas, tak w tym przypadku – ze względu na szybki rozpad jądra atomowego – naukowcy zastosowali nieco inne podejście.
Użyty przez nich detektor mierzył pęd i energię wszystkich fragmentów, a naukowcy szukali zdarzeń, które pasowałyby do oczekiwanych od azotu-9. Miało to być pięć protonów i cząstka alfa, czyli dwa protony związane z dwoma neutronami. Oczywiście można pomyśleć, że to tylko dzieło przypadku, a członkowie zespołu badawczego na siłę doszukują się sukcesu w swoich poczynaniach. Ci przekonują jednak, że wcale tak nie jest.
Czytaj też: Kwantowy silnik bozonowo-fermionowy podbija świat nauki. Na czym polega ta technologia?
Jak wyjaśniają, gdyby protony i cząstki alfa były przypadkowymi odłamkami, powstałymi na skutek zderzenia z tarczą berylową, sytuacja wyglądałaby zgoła odmiennie. Udało się bowiem zaobserwować cechy charakterystycznego dla rozpadu azotu-9. Mówiąc dokładniej, wystrzelenie 40 miliardów jąder tlenu-13 w tarczę doprowadziło do powstania kilkuset jąder azotu-9. Podobną metodę zastosowano między innymi w czasie badań poświęconych szukaniu bozonu Higgsa, czyli popularnej “boskiej cząstki”. Dalsze ustalenia w tej sprawie powinny znaleźć odzwierciedlenie w rozwoju mechaniki kwantowej i innych dziedzin fizyki.
