Dr hab. Katarzyna Słabkowska, prof. UMK, prof. dr hab. Marek Polasik i dr Łukasz Syrocki Nauki ścisłe

Energia pod kontrolą

— Redakcja
udostępnij na facebook udostępnij na twitterze udostępnij na linkedin wyślij mailem wydrukuj
Dr hab. Katarzyna Słabkowska, prof. UMK, prof. dr hab. Marek Polasik i dr Łukasz Syrocki
fot. Andrzej Romański

Naukowcy z Wydziału Chemii UMK zaproponowali nowe podejście teoretyczne do opisu obiecującego procesu pozwalającego na czerpanie "na życzenie" energii zgromadzonej wcześniej w jądrowych stanach izomerycznych. Artykuł na ten temat ukazał się właśnie w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters".

Autorami artykułu "Novel Approach to 93mMo Isomer Depletion: Nuclear Excitation by Electron Capture in Resonant Transfer Process" ("Nowy teoretyczny opis procesu wymuszonego uwalniania energii z jądrowych stanów izomerycznych") jest trójka naukowców z Wydziału Chemii UMK: prof. dr hab. Marek Polasik, dr hab. Katarzyna Słabkowska, prof. UMK i dr Łukasz Syrocki oraz prof. James "Jeff" Carroll i prof. Christopher Chiara z Narodowego Laboratorium Armii Stanów Zjednoczonych i dr hab. Jacek Rzadkiewicz, prof. NCBJ z Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku.

Niewielka część jąder atomowych może tworzyć wysoko wzbudzone stany metastabilne zwane stanami izomerycznymi. Z punktu widzenia rozwoju nowych form magazynowania i uwalniania energii, szczególnie interesująca jest klasa izomerów charakteryzujących się wysoką energią wzbudzenia i długim czasem rozpadu – tłumaczy prof. dr hab. Marek Polasik.

W 2018 r. międzynarodowa grupa badaczy, również z udziałem naukowców z UMK oraz NCBJ, poinformowała o pierwszej bezpośredniej obserwacji wymuszonego uwolnienia energii z izomeru 93mMo w wyniku oddziaływania ciężkich jonów z atomami tarczy. Uwolnienie energii zostało przypisane procesowi wzbudzenia jądrowego w wyniku wychwytu elektronu (ang. nuclear excitation by electron capture, NEEC). Co więcej, eksperyment przeprowadzony w USA na liniowym akceleratorze ciężkich jonów ATLAS (w Argonne National Laboratory, ANL) pokazał zaskakująco duże prawdopodobieństwo procesu NEEC (PNEEC ≈ 0,01).

Nasze nowe podejście teoretyczne, mimo że tylko nieznacznie przesuwa górny limit teoretyczny na całkowite prawdopodobieństwo procesu NEEC dla izomeru 93mMo w stosunku do wartości eksperymentalnej, pokazuje istotność uwzględnienia profilu Comptona w opisie teoretycznym, w szczególności dla powłoki L jonu 93mMo, dla której prawdopodobieństwo uwalniania energii wzrasta o kilka rzędów wielkości w stosunku do wartości uzyskiwanych w modelach rekombinacyjnych – wyjaśnia dr hab. Katarzyna Słabkowska, prof. UMK.

Naukowcy z Torunia we współpracy z fizykami jądrowymi z USA i Australii zamierzają w sierpniu tego roku przeprowadzić eksperyment na najpotężniejszym spektrometrze Gammasphere w ANL.

- Na bieżąco będziemy weryfikowali nasze teoretyczne przewidywania z pomiarami eksperymentalnymi. W eksperymencie tym zostanie podjęta próba obserwacji wymuszonego uwalniania energii z izomeru 127mCs – tłumaczy dr Łukasz Syrocki. - Tym razem zadanie wydaje się nieco trudniejsze niż w przypadku izomeru93mMo, gdyż czas połowicznego zaniku izomeru 127mCs wynosi zaledwie T1/2 = 55 µs (dla izomeru 93mMo T1/2 = 6.85 h). Stosunkowo krótki czas życia izomeru 127mCs implikuje konieczność precyzyjnego zaplanowania i przeprowadzenia eksperymentu oraz zastosowanie zaawansowanych analiz koincydencyjnych pomiędzy odpowiednimi przejściami gamma zasilającymi ten izomer i tymi, które wskazują na jego wymuszony rozpad.

Badania naukowców są niezwykle istotne nie tylko z punktu widzenia nauk podstawowych, takich jak teoria struktury wysokospinowych jąder, ale również mogą być punktem wyjścia dla różnorodnych aplikacji o zaawansowanym charakterze technologicznym. Przykładem mogą być niekonwencjonalne i ultrawydajne baterie jądrowe. Aplikacje te mogą służyć zasilaniu napędów pojazdów i statków używanych w trudno dostępnych lokalizacjach na Ziemi, np. na dnie oceanów lub w kraterach wulkanicznych i przestrzeni kosmicznej.

Zasady udostępniania treści
udostępnij na facebook udostępnij na twitterze udostępnij na linkedin wyślij mailem wydrukuj

Powiązane artykuły

Z energią do Rady

Interdyscyplinarne badania nad grafenem


Uciszyć białko i wygrać z chorobą

Artykuł zawiera film

PyBEST, czyli fizycy i chemicy kodują


Na stronach internetowych Uniwersytetu Mikołaja Kopernika są stosowane pliki „cookies” zgodnie z Polityką prywatności.
Ustawienia zaawansowane
Na stronach internetowych Uniwersytetu Mikołaja Kopernika są stosowane pliki „cookies” zgodnie z Polityką prywatności. Stosowane przez nas ciasteczka służą wyłącznie do poprawienia funkcjonalności strony. Zbierane dane są przetwarzane w sposób zanonimizowany i służą do budowania analiz i statystyk, na podstawie których będziemy mogli dostosować sposób prezentowanych treści do ogólnych potrzeb użytkowników oraz podnosić ich jakość. W tym celu korzystamy z narzędzi Google Analytics, CUX i Facebook Pixel. Poniżej możliwość włączenia/wyłączenia poszczególnych z nich.
  włącz/wyłącz
Google Analitics

Korzystamy z narzędzia analitycznego Google Analytics, które umożliwia zbieranie informacji na temat korzystania ze stron Portalu (wyświetlane podstrony, ścieżki nawigacji pomiędzy stronami, czas korzystania z Portalu)

CUX

Korzystamy z narzędzia analitycznego CUX, które pozwala na rejestrowanie odwiedzin na stronach Portalu.

Facebook Pixel

Korzystamy z narzędzia marketingowego Facebook Pixel, które umożliwia gromadzenie informacji na temat korzystania z Portalu w zakresie przeglądanych stron.