Rzadki minerał rzuca światło na cztery miliony lat historii Słońca

Eksperyment LOREX wykorzystuje rudę lorandytu do pomiaru historycznego strumienia neutrin słonecznych, co pozwala mu ujawnić nowe informacje na temat rozwoju Słońca i skutków klimatycznych.

Nasza gwiazda wytwarza dużo energii w wyniku syntezy jądrowej, emitując ciągły strumień neutrin, cząstek subatomowych, które ujawniają jej wewnętrzne działanie.

Chociaż detektory pomagają zrozumieć zachowanie Słońca, nadal pozostają pytania do rozwiązania, szczególnie związane z jego stabilnością na przestrzeni milionów lat.

Misja EKSPERYMENT LORandite (LOREX) – którego celem jest określenie średniego strumienia neutrin słonecznych w niezwykłym okresie czterech milionów lat, który odpowiada wiekowi geologicznemu rudy lorandytu – polega właśnie na rozwikłaniu tych wciąż bez odpowiedzi tajemnic poprzez pomiar przekroju neutrina słonecznego dla talu.

Niedawno międzynarodowy zespół naukowców dokonał tego długo oczekiwanego pomiaru, korzystając z Eksperymentalny pierścień magazynujący (ESR) nie ma GSI/FAIR, w Darmstadt.

Neutrina wytwarzane przez Słońce oddziałują z atomami talu (Tl) znajdującymi się w minerale lorandycie (TlAsS₂), przekształcając je w atomy ołowiu (Pb).

O izotop ²⁰⁵Pb Jest to szczególnie istotne ze względu na długi okres półtrwania wynoszący 17 milionów lat, co oznacza, że ​​pozostaje stabilny przez okres czterech milionów lat rudy loranditu.

Jak bezpośrednio zmierzyć przekrój poprzeczny interakcji neutrin z ²⁰⁵Nie jest to wykonalne, naukowcy opracowali innowacyjne podejście: skupili się na podstawowej właściwości fizyki jądrowej, zwanej tzw element macierzy jądrowejco wpływa zarówno na szybkość interakcji neutrin, jak i na rozpad beta stanu związanego ²⁰ Tł⁸¹⁺ całkowicie zjonizowany do 205 Pb⁸¹⁺ .

Metoda ta umożliwiła zespołowi wyodrębnienie niezbędnych danych obliczyć przekrój poprzeczny neutrina.

Zgodnie z eksperymentalnym pomiarem okresu półtrwania rozpadu beta jonów w stanie związanym ²⁰⁵Tł⁸¹⁺ w pełni zjonizowany był możliwy tylko dzięki unikalnym możliwościom Eksperymentalny pierścień do przechowywania (ESR).

ESR jest obecnie jedynym obiektem, w którym możliwe są tego typu pomiary. Jony ²⁰⁵Tł⁸¹⁺ zostały wyprodukowane w wyniku reakcji jądrowych w Separator fragmentów (FRS) GSI/FAIR i przechowywany wystarczająco długo, aby jego rozpad mógł zostać pomyślnie zaobserwowany i zmierzony w pierścieniu magazynującym.

„Zespół zmierzył okres półtrwania rozpadu beta ²⁰⁵Tł⁸¹⁺ za 291 (+33/-27) dnito niezbędny pomiar, który pozwala nam określić przekrój poprzeczny wychwytu neutrin słonecznych” – wyjaśnił Rui-Jiu Chen, badacz zaangażowany w projekt.

Gdy tylko stężenie atomów węgla ²⁰⁵Pb w minerałach lorandytu jest oznaczany w ramach projektu LOREX, możliwe będzie dostarczenie nowych informacji na ten temat ewolucyjna historia Słońca i jego związek z klimatem Ziemi na przestrzeni tysiącleci.

Została opublikowana w Listy z przeglądu fizycznego.