julio de 1996 (Volumen 5, Número 7)
Los investigadores de SUNY-Stony Brook han atrapado con éxito el elemento natural más raro del mundo, francium, preparando el escenario para mediciones de mesa de alta precisión sobre cómo la fuerza nuclear débil se manifiesta a nivel atómico. El equipo de Stony Brook desarrolló una técnica para atrapar más de 10.000 átomos de Francio en un volumen del tamaño de una cabeza de alfiler, utilizando seis rayos láser y un campo magnético no homogéneo.,
Francium es el álcali más pesado y el menos estable de los primeros 103 elementos de la Tabla periódica. Menos de 30 gramos de ella existen en la Tierra en cualquier momento, en depósitos de uranio. Aparece, átomo por átomo, a medida que los átomos más pesados decaen, y desaparece en menos de 20 minutos a medida que el propio Francio decae. Si bien crear Francio artificialmente no ha sido un problema, ha sido un gran desafío atrapar átomos de Francio y estudiarlos., Los investigadores de Stony Brook, Berkeley, y otros lugares han utilizado previamente trampas magneto-ópticas para recoger átomos radiactivos, pero un desafío con francium ha sido averiguar cómo sintonizar los láseres de captura, ya que no hay isótopos estables conocidos de francium para usar como referencia. Los desarrollos recientes fueron descritos por Gene Sprouse en un mini-Simposio de DNP el viernes en la reunión conjunta de APS/AAPT.,
El equipo de SUNY, encabezado por Luis Orozco, ahora puede producir un millón de iones por segundo de francium-210, que tiene una vida media de aproximadamente tres minutos, bombardeando un objetivo de oro muy cerca del punto de fusión con haces de oxígeno del acelerador lineal superconductor en Stony Brook. «No puedes tener una botella de francium o un pellet de francium», dijo Orozco. «Tienes que estar haciéndolo todo el tiempo para poder trabajar con él.,»
debido a que los átomos fueron creados con demasiada energía para ser atrapados inmediatamente con láseres, el equipo de Stony Brook ideó métodos para eliminar la energía de ellos de manera rápida y eficiente. Después de convertir los iones en átomos neutros y ralentizarlos considerablemente, envían el francio a una trampa magneto-óptica, un dispositivo que emplea seis rayos láser – que tuvieron que sintonizarse a la frecuencia correcta para ralentizar y confinar los átomos – y un campo magnético no uniforme., Dentro de las trampas, los átomos rebotan entre paredes de vidrio especialmente recubiertas, ralentizando algunos átomos lo suficiente como para ser atrapados en el Centro de la trampa.
ahora que este raro elemento puede ser concentrado y confinado, el equipo de investigación planea estudiar las propiedades atómicas de los átomos de Francio, lo que abre nuevos horizontes para la comprensión de la estructura atómica de un elemento muy pesado. Por ejemplo, se ha observado por primera vez un nuevo nivel de energía y se están realizando mediciones de la vida útil.,
Los estudios de Francio atrapado también pueden conducir en última instancia a mediciones de alta precisión de un fenómeno conocido como no conservación de paridad, que luego proporcionaría información sobre la interrelación entre la fuerza electromagnética y la fuerza débil. La transición energética del Francio está prohibida por la interacción electromagnética porque viola la paridad, pero está permitida por la interacción débil que viola la paridad. Los efectos de la violación de la paridad son al menos 18 veces más pronunciados en Francio que en cesio, otro átomo en el que se ha estudiado la violación de la paridad.