Průlomový experiment s chromem-52: Vědci odhalují tajemství původu kosmického záření a chemie Mléčné dráhy

Vědci z University of Maryland Baltimore County (UMBC) pod vedením nukleární fyzičky Priyarshini Ghoshové provedli unikátní experiment, který má zásadně prohloubit naše chápání chemického složení Mléčné dráhy.

Vědci z University of Maryland Baltimore County (UMBC) pod vedením nukleární fyzičky Priyarshini Ghoshové provedli unikátní experiment, který má zásadně prohloubit naše chápání chemického složení Mléčné dráhy. Na zařízení FRIB (Facility for Rare Isotope Beams) na Michiganské státní univerzitě se jim podařilo poprvé generovat a fragmentovat svazek jader chromu-52, což je klíčový prvek pro studium galaktických procesů.

Kosmické záření, tvořené elementárními jádry vyvrženými do vesmíru při zániku hvězd, cestuje rychlostí blízkou rychlosti světla. Během své pouti galaxií se tato jádra mohou srážet s atomy vodíku a fragmentovat se na lehčí prvky procesem zvaným „protonová spalace“. Příkladem je železo vzniklé v supernově, které se může rozpadnout na sodík a další částice. Přesné měření těchto interakcí, konkrétně „průřezů protonové spalace“ pro chrom-52, umožní vědcům s jistotou vysledovat detekované prvky zpět k jejich původu. Tímto způsobem chtějí vyřešit dlouhodobé nesrovnalosti a odhalit skutečnou chemickou historii naší galaxie.

Experiment, který trval 43 hodin, byl úspěšný v produkci potřebných izotopů a poskytl data o 50–60 izotopech vzniklých při srážkách a fragmentaci prvků. Tato jaderná data jsou mimořádně cenná, protože jsou obtížně získatelná kvůli vysokým nákladům a časové náročnosti experimentů. Podle Ghoshové tato data fungují jako „překladač“ informací shromážděných vesmírnými misemi, jako jsou Voyager 1 a 2, a převádějí je do smysluplného porozumění naší galaxii. Analýza shromážděných dat potrvá přibližně rok a očekává se, že výrazně zlepší přesnost astrofyzikálních modelů.

Jedním z největších problémů byla vysoká cena obohaceného chromu-52, který by stál přibližně 150 000 dolarů za vzorek velikosti čokoládového čtverečku. FRIB tento problém vyřešil výrobou chromu-52 z jaderných reakcí mezi svazkem niklu-58 a uhlíkovým terčem. Experiment probíhal ve třech klíčových krocích: nejprve byl v FRIB vytvořen jaderný svazek chromu-52 s charakteristikami podobnými kosmickým paprskům, poté byl použit terč z kapalného vodíku, který simuloval vodík v mezihvězdném prostoru, a nakonec spektrometr S800 zaznamenal, co se s kosmickými paprsky děje. Výsledky experimentu přímo podpoří mise jako ACE-CRIS a SuperTIGER a pomohou analyzovat složení povrchů planet, čímž položí základy pro přesnější modely vzniku a distribuce prvků v galaxii.