Almanya'nın Darmstadt kentindeki GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung'da FAIR Faz 0 programı kapsamında çalışan uluslararası bir bilim insanı ekibi, nükleer çizelgede fisyonun büyük ölçüde asimetrik gerçekleştiği ağır izotoplardan oluşan yeni bir bölge keşfetti. Bu keşif, hem Dünya’da hem de evrende nükleer fisyon süreçlerinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayacak.
ASİMETRİK FİSYON BÖLGESİ
Nükleer fisyon, ağır bir atom çekirdeğinin daha küçük parçalara ayrılmasıyla gerçekleşen bir süreçtir. Bu ayrışma, kendiliğinden ya da dışarıdan uyarılarak olabilir. Genellikle benzer kütleli çekirdekler ortaya çıkar ve bu, simetrik fisyon olarak tanımlanır. Ancak yapılan yeni çalışmalar, bazı durumlarda ürün çekirdeklerin kütlelerinin ciddi şekilde farklı olabileceği, yani asimetrik fisyonun meydana geldiğini ortaya koydu.
Bu fenomeni daha iyi anlamak isteyen araştırmacılar, periyodik tabloda iridyum (77) ile toryum (90) arasında yer alan, 100’den fazla nötron eksiği olan egzotik izotopları inceledi. Bu izotoplar, uranyum-238’in parçalanmasından elde edilen izotoplara göre daha az nötrona sahip olduğu için ilgi çekiyor.
İLERİ DENEYSEL TEKNOLOJİ
Araştırma ekibi, GSI’nin Reactions with Relativistic Radioactive Beams (R3B) düzeneğini kullanarak deneyleri gerçekleştirdi. Deneylerde ışık hızının %87,6’sında hareket eden birincil bir uranyum-238 ışını kullanıldı. Bu ışın, FAIR Parça Ayırıcı düzeneği ile ayrıştırıldı ve tanımlandıktan sonra deney ortamına yönlendirildi. Fisyon ürünleri, bölümlere ayrılmış kurşun bir hedef üzerinde özel sistemlerle tespit edildi. Temel enerji seviyesinden yalnızca birkaç megaelektronvolt daha yüksek uyarılma, daha hafif olan iki fisyon ürünüyle sonuçlandı.
Fisyon ürünlerinin yüklerini ölçmek için iyonizasyon odaları kullanılırken, büyük bir süper iletken dipol mıknatıs parçacıkları momentum-yük oranlarına göre ayırdı. Ardından parçacıklar, izleme ve uçuş süresi ölçümleriyle geniş alan dedektör dizilerine yönlendirildi. On gün süren deney boyunca terabaytlarca veri elde edildi.
YENİ BİR ADA
Basın açıklamasında, deneylerin özellikle kripton elementinin baskın olduğu “asimetrik fisyon adası”nın tanımlanmasında kritik rol oynadığı ifade edildi. Çalışmada görev alan Fransa CEA'dan Pierre Morfouace, bu keşfin yalnızca bu yeni bölgenin haritasını çıkarmakla kalmayıp, aynı zamanda karasal ve kozmik fisyon süreçlerine dair anlayışı da ileri taşıdığını belirtti.
EVRENSEL BAĞLANTILAR
Bulguların teorik modeller açısından da büyük önem taşıdığı vurgulanıyor. Özellikle nötron bakımından zengin sistemlerde fisyon ürünlerinin dağılımına dair yapılan tahminlerdeki doğruluğun artırılmasına katkı sağladığı kaydedildi. Bu da, evrendeki elementlerin oluşumunda rol oynayan süpernova patlamalarındaki fisyon geri dönüşüm sürecine dair daha net bilgiler elde edilmesini mümkün kılıyor.
Araştırma ekibi, GSI'da inşa edilmekte olan uluslararası hızlandırıcı tesisi sayesinde bu tür deneyleri daha da ileriye taşımayı ve nükleer maddenin aşırı koşullar altındaki temel davranışlarını incelemeyi hedefliyor.
