juillet 1996 (Volume 5, Numéro 7)
Les chercheurs de SUNY-Stony Brook ont réussi à piéger l’élément naturel le plus rare du monde, le francium, ouvrant la voie à des mesures de table de haute précision sur la façon dont la force nucléaire faible se manifeste au niveau atomique. L’équipe de Stony Brook a développé une technique pour piéger plus de 10 000 atomes de francium dans un volume de la taille d’une tête d’épingle, en utilisant six faisceaux laser et un champ magnétique inhomogène.,
Le Francium est l’alcali le plus lourd et le moins stable des 103 premiers éléments du tableau périodique. Il en existe moins de 30 grammes sur la Terre à un moment donné, dans des gisements d’uranium. Il apparaît, atome par atome, comme des atomes plus lourds se désintègrent, et il disparaît en moins de 20 minutes comme francium lui-même se désintègre. Bien que la création artificielle de francium n’ait pas été un problème, il a été un défi majeur de piéger les atomes de francium et de les étudier., Les chercheurs de Stony Brook, Berkeley, et ailleurs ont déjà utilisé des pièges magnéto-optiques pour collecter des atomes radioactifs, mais un défi avec le francium a été de trouver comment régler les lasers de piégeage, car il n’y a pas d’isotopes stables connus du francium à utiliser comme référence. Les développements récents ont été décrits par Gene Sprouse lors d’un mini-Symposium DNP vendredi lors de la Réunion conjointe APS/AAPT.,
L’équipe SUNY, dirigée par Luis Orozco, peut maintenant produire un million d’ions par seconde de francium-210, qui a une demi-vie d’environ trois minutes, en bombardant une cible aurifère très proche du point de fusion avec des faisceaux d’oxygène provenant de L’accélérateur linéaire supraconducteur de Stony Brook. « Vous ne pouvez pas avoir une bouteille de francium ou une pastille de francium », a déclaré Orozco. « Vous devez le faire tout le temps pour pouvoir travailler avec., »
parce que les atomes ont été créés avec trop d’énergie pour être immédiatement piégés avec des lasers, L’équipe de Stony Brook a conçu des méthodes pour en retirer de l’énergie rapidement et efficacement. Après avoir converti les ions en atomes neutres et les avoir considérablement ralentis, ils envoient le francium dans un piège magnéto-optique, un dispositif utilisant six faisceaux laser-qui devaient être réglés à la bonne fréquence pour ralentir et confiner les atomes – et un champ magnétique non uniforme., À l’intérieur des pièges, les atomes rebondissent d’avant en arrière entre des parois de verre spécialement revêtues, ralentissant suffisamment certains atomes pour être pris au centre du piège.
Maintenant que cet élément rare peut être concentré et confiné, l’équipe de recherche étudie les propriétés atomiques de francium atomes, ce qui ouvre de nouveaux horizons pour la compréhension de la structure atomique d’un très lourd élément. Par exemple, un nouveau niveau d’énergie a été observé pour la première fois et des mesures de durée de vie sont en cours.,
Les Études du francium piégé peuvent également conduire à des mesures de haute précision d’un phénomène connu sous le nom de non-conservation de parité, qui fournirait alors des informations sur l’interrelation entre la force électromagnétique et la force faible. La transition énergétique du francium est interdite par l’interaction électromagnétique car elle viole la parité, mais est autorisée par l’interaction faible violant la parité. Les effets de la violation de parité sont au moins 18 fois plus prononcés dans le francium que dans le césium, un autre atome dans lequel la violation de parité a été étudiée.