После переключающего магнита был добавлен фильтр Вина с максимальным напряжением ±60 кВ и максимальным магнитным полем 0,3 Тл, чтобы снизить фон обнаружения нуклидов с низким содержанием. Фото: Китайский институт атомной энергии.
Исследователи Китайского института атомной энергии (CIAE) значительно усовершенствовали метод обнаружения железа-60 (60Fe), редкого изотопа, обнаруженного в лунных образцах, с помощью тандемного ускорителя HI-13. Это достижение открывает путь к обнаружению 60Fe в лунных образцах для более глубокого понимания космических событий, таких как сверхновые, которые произошли миллионы лет назад.
Результаты опубликованы в журнале Nuclear Science and Techniques.
В исследовании, проведенном Бин Го, использовалась усовершенствованная методика масс-спектрометрии на ускорителе (AMS) для обнаружения 60Fe, редкого изотопа, вырабатываемого сверхновыми и обнаруженного в образцах, возвращенных с Луны. Усовершенствованная система AMS, оснащенная фильтром Вина, успешно идентифицировала 60Fe в образцах моделирования с ранее недостижимыми уровнями чувствительности. Этот результат демонстрирует чувствительность обнаружения лучше, чем 4,3 × 10–14 и потенциально достигающую 2,5 × 10–15 в оптимальных условиях.
На протяжении десятилетий проблема обнаружения изотопов с низким содержанием, таких как 60Fe, в лунных образцах ставила ученых в тупик из-за нехватки изотопа и присутствия мешающих элементов. Традиционные методы не отличались чувствительностью. Последние модификации тандемного ускорителя HI-13 CIAE представляют собой значительный шаг вперед.
Го сказал: «Наша команда согласилась с тем, что единственный способ точно отслеживать исторические события сверхновых — это расширить границы возможностей нашего оборудования. Установка фильтра Вина может изменить правила игры для нас».
-
Мишенная камера была снабжена коллиматором, держателем мишени и чашкой Фарадея. На держателе мишени были установлены фольговые деструкторы Si3N4. Магнитный спектрограф Q3D может вращаться вокруг целевой камеры. Фото: Китайский институт атомной энергии.
-
Диск катододержателя является частью многокатодного источника отрицательных ионов NEC методом распыления цезия. На диск держателя устанавливались катоды из образцов 60Fe и холостых образцов. Фото: Китайский институт атомной энергии.
Результаты этого исследования выходят за рамки академической сферы и предлагают понимание процессов, которые формируют нашу Вселенную. Возможность измерять мельчайшие количества 60Fe на Луне обеспечивает прямую связь с изучением прошлых событий сверхновых, которые происходили поблизости. Эти открытия имеют значение для астрофизики, предлагая новую линзу, через которую можно рассматривать историю и эволюцию звезд.
Заглядывая в будущее, исследовательская группа CIAE планирует и дальше совершенствовать свои методы, чтобы повысить чувствительность измерений. Ожидается, что повышение эффективности источника ионов и передачи луча еще больше расширит возможности обнаружения.
«Наша следующая цель — оптимизировать всю нашу систему AMS, чтобы достичь еще более низких пределов обнаружения. Каждое повышение чувствительности открывает целый мир возможностей», — объяснил Го.
Успешное развитие этого усовершенствованного метода AMS способствует как исследованию Луны, так и изучению межзвездных явлений. По мере того, как исследователи продолжают совершенствовать эту технологию, наше понимание истории Вселенной становится глубже, еще раз доказывая, что наше путешествие по космосу еще далеко не завершено.
Информация от: Nuclear Science and Techniques
