Luglio 1996 (Volume 5, Numero 7)
I ricercatori di SUNY-Stony Brook hanno intrappolato con successo l’elemento naturale più raro del mondo, il francio, ponendo le basi per misurazioni da tavolo ad alta precisione su come la debole forza nucleare si manifesta a livello atomico. Il team di Stony Brook ha sviluppato una tecnica per intrappolare più di 10.000 atomi di francio in un volume delle dimensioni di una testa di un perno, utilizzando sei raggi laser e un campo magnetico disomogeneo.,
Il francio è l’alcali più pesante e il meno stabile dei primi 103 elementi sulla tavola periodica. Meno di 30 grammi di esso esiste sulla Terra in qualsiasi momento, nei depositi di uranio. Appare, atomo per atomo, mentre gli atomi più pesanti decadono, e scompare in meno di 20 minuti mentre il francio stesso decade. Mentre la creazione di francio artificialmente non è stato un problema, è stata una grande sfida per intrappolare gli atomi di francio e studiarli., I ricercatori di Stony Brook, Berkeley, e altrove hanno precedentemente utilizzato trappole magneto-ottiche per raccogliere atomi radioattivi, ma una sfida con francio è stato quello di capire come sintonizzare i laser di cattura, dal momento che non ci sono isotopi stabili noti di francio da utilizzare come riferimento. I recenti sviluppi sono stati descritti da Gene Sprouse in un mini-simposi DNP venerdì alla riunione congiunta APS / AAPT.,
Il team SUNY, guidato da Luis Orozco, può ora produrre un milione di ioni al secondo di francio-210, che ha un’emivita di circa tre minuti, bombardando un bersaglio d’oro molto vicino al punto di fusione con fasci di ossigeno dall’acceleratore lineare superconduttore a Stony Brook. “Non puoi avere una bottiglia di francium o un pellet di francium”, ha detto Orozco. “Devi essere facendo tutto il tempo al fine di lavorare con esso.,”
Poiché gli atomi sono stati creati con troppa energia per essere immediatamente intrappolati con i laser, il team di Stony Brook ha ideato metodi per rimuovere l’energia da loro in modo rapido ed efficiente. Dopo aver convertito gli ioni in atomi neutri e averli rallentati considerevolmente, inviano il francio in una trappola magneto-ottica, un dispositivo che impiega sei raggi laser – che dovevano essere sintonizzati sulla frequenza corretta per rallentare e confinare gli atomi – e un campo magnetico non uniforme., All’interno delle trappole, gli atomi rimbalzano avanti e indietro tra pareti di vetro appositamente rivestite, rallentando alcuni atomi abbastanza da essere catturati al centro della trappola.
Ora che questo elemento raro può essere concentrato e confinato, il team di ricerca prevede di studiare le proprietà atomiche degli atomi di francio, che apre nuovi orizzonti per la comprensione della struttura atomica di un elemento molto pesante. Ad esempio, è stato osservato per la prima volta un nuovo livello di energia e sono in corso misurazioni della durata.,
Gli studi sul francio intrappolato possono anche portare a misurazioni di alta precisione di un fenomeno noto come nonconservazione di parità, che fornirebbe quindi informazioni sull’interrelazione tra la forza elettromagnetica e quella debole. La transizione energetica del francio è proibita dall’interazione elettromagnetica perché viola la parità, ma è permessa dall’interazione debole che viola la parità. Gli effetti della violazione della parità sono almeno 18 volte più pronunciati nel francio che nel cesio, un altro atomo in cui è stata studiata la violazione della parità.