juli 1996 (deel 5, Nummer 7)
onderzoekers van SUNY-Stony Brook hebben met succes het zeldzaamste natuurlijk voorkomende element ter wereld, francium, gevangen, waardoor het podium werd geschapen voor zeer nauwkeurige tafelopmetingen over hoe de zwakke kernkracht zich manifesteert op atomair niveau. Het Stony Brook-team ontwikkelde een techniek om meer dan 10.000 franciumatomen in een volume te vangen dat ongeveer zo groot is als een kop van een pin, met behulp van zes laserstralen en een inhomogeen magnetisch veld.,
Francium is de zwaarste alkali en de minst stabiele van de eerste 103 elementen op het periodiek systeem. Minder dan 30 gram ervan bestaat op elk moment op aarde, in uraniumafzettingen. Het verschijnt, atoom voor atoom, als zwaardere atomen verval, en het verdwijnt in minder dan 20 minuten als francium zelf vervalt. Terwijl het kunstmatig creëren van francium geen probleem is geweest, is het een grote uitdaging geweest om francium atomen te vangen en te bestuderen., Onderzoekers van Stony Brook, Berkeley en elders hebben eerder magneto-optische vallen gebruikt om radioactieve atomen te verzamelen, maar een uitdaging met francium is geweest om erachter te komen hoe de vanglasers af te stemmen, omdat er geen bekende stabiele isotopen van francium zijn om als referentie te gebruiken. Recente ontwikkelingen werden beschreven door Gene Sprouse in een DNP Mini-symposia op Vrijdag tijdens de gezamenlijke APS/AAPT bijeenkomst.,het SUNY-team, onder leiding van Luis Orozco, kan nu een miljoen ionen per seconde francium-210 produceren, met een halfwaardetijd van ongeveer drie minuten, door een gouddoel dicht bij het smeltpunt te bombarderen met zuurstofbundels van de supergeleidende lineaire versneller bij Stony Brook. “Je kunt’ t hebben van een fles francium of een pellet francium,” zei Orozco. “Je moet het de hele tijd maken om ermee te kunnen werken.,”
omdat de atomen werden gemaakt met te veel energie om onmiddellijk te worden gevangen met lasers, bedacht het Stony Brook team methoden om energie uit hen snel en efficiënt te verwijderen. Na het omzetten van de ionen in neutrale atomen en het aanzienlijk vertragen, sturen ze de francium in een magneto-optische val, een apparaat met zes laserstralen – die op de juiste frequentie moesten worden afgestemd om de atomen te vertragen en te beperken – en een niet-uniform magnetisch veld., In de vallen stuiteren de atomen heen en weer tussen speciaal gecoate glazen wanden, waardoor sommige atomen genoeg worden vertraagd om in het midden van de val te worden gevangen.nu dit zeldzame element geconcentreerd en beperkt kan worden, is het onderzoeksteam van plan de atoomeigenschappen van franciumatomen te bestuderen, wat nieuwe perspectieven opent voor het begrijpen van de atoomstructuur van een zeer zwaar element. Er is bijvoorbeeld voor het eerst een nieuw energieniveau waargenomen en er worden levensduurmetingen uitgevoerd.,
Studies van gevangen francium kunnen uiteindelijk ook leiden tot zeer nauwkeurige metingen van een fenomeen dat bekend staat als pariteit nonconservatie, wat dan informatie zou opleveren over de onderlinge relatie tussen de elektromagnetische en zwakke kracht. De energietransitie van francium is verboden door de elektromagnetische interactie omdat het pariteit schendt, maar is toegestaan door de pariteit-overtredende zwakke interactie. De effecten van pariteitsschending zijn in francium minstens 18 keer zo uitgesproken als in cesium, een ander atoom waarin pariteitsschending is bestudeerd.