เช่นเดียวกับที่อิเล็กตรอนสามารถถูกกระตุ้นภายในอะตอมได้ นิวตรอนและโปรตอนสามารถถูกกระตุ้นจากสถานะพื้นไปสู่สถานะพลังงานสูงภายในนิวเคลียสได้ หากสถานะเหล่านี้มีครึ่งชีวิตยาวก็จะเรียกว่าไอโซเมอร์นิวเคลียร์ โดยทั่วไป สถานะนิวเคลียร์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานดังกล่าวยังเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติที่ผิดปกติอื่นๆ ด้วย นอกเหนือจากความสนใจพื้นฐานแล้ว ไอโซเมอร์
ของนิวเคลียร์
ยังสามารถถูกมองว่าเป็นที่เก็บพลังงาน: นิวเคลียสเดียวสามารถเก็บอิเล็กตรอนได้มากถึงหลายเมกะอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งหมายความว่าวัสดุหนึ่งกรัมสามารถเก็บพลังงานได้หลายกิกะจูล หากสามารถปลดปล่อยพลังงานมหาศาลที่เก็บไว้ในไอโซเมอร์ด้วยวิธีที่ควบคุมได้ เราก็จะมีความหนาแน่น
ของพลังงานมหาศาลอยู่ที่ปลายนิ้วของเรา ตอนนี้ดูเหมือนว่า และเพื่อนร่วมงานจากโรมาเนีย รัสเซีย ยูเครน และสหรัฐอเมริกาสามารถบรรลุความสำเร็จนี้ได้ พวกเขาระดมยิงไอโซเมอร์ของแฮฟเนียม-178 ด้วยรังสีเอกซ์ และสังเกตการเพิ่มจำนวนของรังสีแกมมาพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากไอโซเมอร์
ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับไอโซเมอร์นิวเคลียร์เหล่านี้และโหมดการสลายตัวของไอโซเมอร์สามารถปูทางไปสู่การใช้งานใหม่ๆ รวมถึงเลเซอร์รังสีแกมมา และอาจรวมถึงการเดินทางในอวกาศ ไอโซเมอร์แฮฟเนียม-178 ที่คอลลินส์และเพื่อนร่วมงานศึกษามีพลังงาน 2.4 MeV และครึ่งชีวิต 31 ปี
การรวมกันของพลังงานกระตุ้นสูงและครึ่งชีวิตที่ยาวนานนี้มีลักษณะเฉพาะในนิวเคลียส ไอโซเมอร์สามารถผลิตได้หลายวิธี เช่น โดยการยิงอิตเทอร์เบียม-176 ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติด้วยอนุภาคแอลฟา หลังจากได้รับตัวอย่างแฮฟเนียม-178 แล้ว คอลลินส์ก็ฉายรังสีด้วยเครื่องเอกซเรย์
ทันตกรรมขนาด 15 มิลลิแอมป์ รังสีเอกซ์ซึ่งมีฟลักซ์สูงสุดที่ 40 keV เพิ่มอัตราการสลายตัวของไอโซเมอร์ขึ้น 4 ± 2% พลังงาน 2.4 MeV ถูกพัดพาไปโดยรังสีแกมมาพลังงานต่ำหลายตัว เมื่อแยกจากกัน เราคงไม่ต้องการเดิมพันเงินจำนวนมากเพื่อใช้ประโยชน์จากรังสีแกมมาเหล่านี้
อย่างไรก็ตาม
คอลลินส์และเพื่อนร่วมงานแสดงสเปกตรัมรังสีแกมมาที่ค่อนข้างน่าเชื่อถือ และน่าจะค่อนข้างง่ายที่จะสร้างลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ทรงพลังกว่านี้ในการทดลองในอนาคต คอลลินส์ระมัดระวังที่จะไม่พูดเกินจริงถึงความสำคัญทั่วไปของการวัด แต่ทีมของเขารวมถึงนักวิทยาศาสตร์จรวดที่ต้องการใช้ประโยชน์
จากความหนาแน่นพลังงานมหาศาลของไอโซเมอร์นิวเคลียร์ ไอโซเมอร์ดังกล่าวอาจมีศักยภาพในการให้แนวทางใหม่ในการขับเคลื่อนยานอวกาศในการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ ไอโซเมอร์ยังสามารถสร้างพื้นฐานของเลเซอร์รังสีแกมมา การผกผันของพลังงานที่จำเป็นต่อการทำงานของเลเซอร์ทั้งหมด
เกิดขึ้นตามธรรมชาติในไอโซเมอร์ของนิวเคลียร์ แม้ว่าเส้นทางไปยังเลเซอร์รังสีแกมมาจริงจะยังไม่มีการแมปออกมา สิ่งที่แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกคือสามารถเพิ่มพลังงานได้มาก บนพื้นฐานที่ว่าโฟตอนรังสีเอกซ์ 40 ± 20 keV สามารถปล่อยพลังงานรังสีแกมมา 2.4 MeV ได้ Collins
เสนอราคาพลังงานที่เพิ่มขึ้น 60 แต่ไอโซเมอร์สามารถโน้มน้าวให้ปล่อยพลังงานด้วยโฟตอนที่พลังงานต่ำกว่าได้หรือไม่ ไอโซเมอร์ 2.4 MeV จะถูกทำให้ตื่นเต้นด้วยโฟตอนที่มองเห็นซึ่งมีพลังงานในช่วง eV ได้หรือไม่ การเพิ่มพลังงานหนึ่งล้านเป็นไปได้หรือไม่?
นี่อาจฟังดูเป็นการคาดเดา แต่อาจเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ของโฟตอนกับพลังงานในช่วง eV กับนิวเคลียสในการทดลอง เมื่อแรกเห็นสิ่งนี้ดูเหมือนจะสิ้นหวังเพราะความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็นนั้นใหญ่กว่านิวเคลียสของอะตอม ประมาณ 10 8 เท่า อย่างไรก็ตาม แม้ว่าปฏิกิริยาโดยตรงใดๆ
จะไม่สำคัญ
แต่แสงสามารถจับคู่กับอิเล็กตรอนของอะตอมได้อย่างรุนแรง และแสงเหล่านี้สามารถจับคู่กับนิวเคลียสได้อย่างมากธรรมชาติได้จัดเตรียม “ห้องทดลอง” เพื่อศึกษาอันตรกิริยาดังกล่าวในรูปของนิวเคลียส ทอเรียม-229 ที่มีไอโซเมอร์ที่มีพลังงานกระตุ้นเพียง 3.5 ± 1.0 eV
(แถบค่าความคลาดเคลื่อนนี้ค่อนข้างใหญ่เนื่องจากพลังงานถูกวัดจากผลต่างของตัวเลขสองตัว ซึ่งใหญ่กว่ามาก) แท้จริงแล้ว พลังงานกระตุ้นนี้ต่ำมากจนน้อยกว่าพลังงานไอออไนเซชันของทอเรียม ยิ่งไปกว่านั้น ไอโซเมอร์ 3.5 eV ของทอเรียม-229 มีครึ่งชีวิต 45 ชั่วโมง และผลิตได้ง่ายในการสลายตัว
แบบแอลฟาของยูเรเนียม-233ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา การแข่งขันได้ดำเนินการเพื่อตรวจจับโฟตอนรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งเรียกว่า “รังสีแกมมา” เนื่องจากแหล่งกำเนิดนิวเคลียร์ ซึ่งจะส่งสัญญาณการลดการกระตุ้นของไอโซเมอร์ 3.5 eV แท้จริงแล้ว ทั้งสองกลุ่มรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้
ว่าพวกเขาได้สังเกตกระบวนการนี้ อย่างไรก็ตาม ผลการวิจัยล่าสุดบ่งชี้ว่าสัญญาณดังกล่าวเกิดจากการเรืองแสงที่เกิดจากอนุภาคแอลฟาของไนโตรเจนในอากาศรอบๆ ตัวอย่าง น่าเสียดายที่เราไม่สามารถกำจัดอนุภาคแอลฟาได้ เนื่องจากพวกมันมาจากการสลายตัวของยูเรเนียม-233
ที่ใช้ในการผลิตไอโซเมอร์ของทอเรียม-229 ในตอนแรกอย่างไรก็ตาม ทั้งหมดยังไม่สูญหายไป และเพื่อนร่วมงาน ในรัฐเทนเนสซีได้ทำการเปรียบเทียบรายละเอียดของสเปกตรัมรังสีอัลตราไวโอเลตจากยูเรเนียม-233 ในอากาศกับการปล่อยก๊าซไนโตรเจนที่สอดคล้องกัน การเปลี่ยนผ่านที่รุนแรงที่สุด
ในทั้งสองตัวอย่างนั้นคล้ายคลึงกันมาก แต่มีการเปลี่ยนผ่านเพิ่มเติมจากยูเรเนียม-233 ในอากาศที่ 391 นาโนเมตร (3.2 eV) ซึ่งยังไม่สามารถอธิบายได้ ชอว์และเพื่อนร่วมงานระมัดระวัง โดยกล่าวว่า “มันอาจเป็นรังสีแกมมาอัลตราไวโอเลตทอเรียม-229” แต่เสริมว่ามี “ตัวเลือกอื่นๆ ที่อาจระบุตัวตนของมันได้”
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
