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利用直线加速器 美能源部制造氩-34的同位素探索太阳系起源

2021-07-22 16:07     来源:宇宙与科学     直线加速器美国伽马射线
本周,美国能源部为了研究太阳系的起源,科学家们使用美国Argonne串列直线加速器系统创造了氩-34的同位素。一些撞击地球的陨石中含有微小的星尘颗粒,这些小颗粒的年龄比我们的太阳系的年龄还要大,它们出现在太阳系存在之前,这些颗粒为我们星系中的元素是如何形成的提供了重要的见解,也为太阳系起源提供了重要理论。美国能源部的科学家们知道,新星和超新星中硫同位素的产生取决于氩-34产生,为了研究这种产生过程,科学家在实验室创造了氩-34同位素,并对其性质进行了表征。利用新星和超新星模型,他们还建立了一个标准来确定特定的颗粒是起源于新星效应还是超新星效应。

新星和超新星是我们银河系中最频繁和最猛烈的恒星爆炸现象,这些恒星结构体的爆炸可能会催生一定范围内另一个恒星的诞生,科学家们对这些爆炸进行了几十年的研究。现在,通过分析氩-34的性质,美国能源部的核科学家计算了两种恒星爆炸中产生的各种硫同位素的比率,这使天体物理学家能够确定特定的太阳前粒子是来自新星还是超新星。例如,如果太阳前粒子中硫-32与硫-33的比值约为65-80:1,那么粒子可能来自新星爆发。然而,如果这个比率在130-200:1的范围内,那么这个颗粒可能是在第二类的超新星爆炸中形成的。

为了更好地理解太阳前粒子的起源,核物理科学家们使用Argonne串列直线加速器系统(简称ATLAS)中开创了一种新的方法,使用束流阵列伽马射线能量跟踪和碎片质量分析仪,美国科学家们制造并且完成了同位素氩-34的原子核的首次详细伽马射线光谱研究。科学家们用ATLAS加速器产生的镁-24离子束轰击碳-12靶,合成了氩-34。科学家们利用测量到的伽马射线能量和角分布来确定氩-34激发态的性质,这些性质使科学家能够应用新星和超新星模型来计算恒星爆炸中产生的各种硫同位素的比率。利用这一信息,天体物理学家将能够确定特定的太阳前颗粒是来自新星还是超新星。

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