خانه » علمی » ناممكني كه ممكن شد: ساخت عدسي‌ براي پرتوهاي پرقدرت گاما

ناممكني كه ممكن شد: ساخت عدسي‌ براي پرتوهاي پرقدرت گاما

فيزيكدانان دانشگاه «لودويگ ماكسي‌ميليان» آلمان با همراهي محققان مؤسسه لائو لانگوين فرانسه موفق به ساخت عدسي‌هايي براي نورهاي پرتو پر انرژي گاما شدند. به گزارش سرويس فناوري خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، ...

فيزيكدانان دانشگاه «لودويگ ماكسي‌ميليان» آلمان با همراهي محققان مؤسسه لائو لانگوين فرانسه موفق به ساخت عدسي‌هايي براي نورهاي پرتو پر انرژي گاما شدند.

به گزارش سرويس فناوري خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، عدسي‌ها بخشي از زندگي روزمره را تشكيل داده و از تمركز بر حروف ريز تا نور ستارگان و ريزترين جزئيات ريزموجودات را مي‌توان با آنها انجام داد؛ اما ساخت عدسي براي نور بسيار پر انرژي پرتو گاما به نظر ناممكن مي‌رسيد.

اكنون فيزيكدانان با توليد اين لنز بر اين باورند كه حوزه جديدي از نورهاي پرتو گاما را براي تصويربرداري پزشكي، شناسايي مواد اتمي غيرقانوني و خلاصي از ضايعات هسته‌اي معرفي كرده‌اند.

شيشه يكي از مواد انتخابي براي لنزهاي رايج بوده و مانند ديگر مواد، از اتمهايي برخوردار است كه الكترونها در اطراف آنها مي چرخند. در يك ماده مات، اين الكترونها به جذب يا بازتاب نور مي پردازند. اما در شيشه، الكترونها به نور ورودي با لرزاندن و بيرون راندن نور در جهت‌هاي مختلف پاسخ مي‌دهند.

فيزيكدانان اين ميزان خم شدگي را به عنوان «ضریب شكست» شيشه توصيف مي‌كنند. ضریب شكست شيشه، مقیاسی است برای نشان دادن آنکه سرعت نور در آن محیط چه مقدار نسبت به خلأ کاهش می‌یابد.

شكست با نور مرئي كه بخش كوچكي از طيف الكترومغناطيس بوده، به خوبي كار مي‌كند، چرا كه امواج نوري از يك فركانس برخوردار بوده، با نوسان‌هاي الكترونهاي در حال گردش بخوبي هماهنگ است؛ اما براي تابش انرژي الكترومغناطيس بالاتر مانند مادون قرمز و ماوراي آن، اين فركانسها براي واكنش الكترونها بسيار بالاتر بوده و عدسي‌ها از تاثيرگذاري كمتري برخوردار مي‌شوند.

فيزيكدانان تنها در اواخر قرن پيش بود كه دريافتند مي‌توانند با انباشته كردن لايه‌هاي زياد ماده الگودار،عدسي‌هايي براي پرتوهاي ايكس ايجاد كنند. چنين عدسي‌هايي منجر به باز شدن حوزه نورهاي پرتو ايكس با طول موجهاي كوتاه شد كه اجازه تصويربرداري در وضوح مقياس نانو را مي‌دهد.

پيش از اين تصور مي‌شد كه پرتوهاي گاما از پرتوهاي ايكس نيز پرانرژي‌تر بوده و بايد الكترونها را با يكديگر عبور دهد و مواد نبايد آنها را به هيچ وجه خم كند و ضریب شكست براي پرتوهاي گاما بايد تقريبا با يك برابر باشد.

دانشمندان با استفاده از پرتوهاي شديد نوترون توليد شده در موسسه لائو لانگوين به بمباران دستگاهي موسوم به طيف‌سنج بلوري پرداختند كه پرتوهاي گاما را در يك جهت مشخص هدايت مي‌كرد. آنها سپس نيمي از اين پرتوها را از درون يك منشور سيليكوني و به داخل يك طيف‌‌سنج ديگر براي اندازه‌گيري جهت نهايي آنها عبور دادند. اين محققان سپس نيمي ديگر از آنها به شكل نيمه مستقيم بدون مانع به يك طيف‌سنج ارسال كردند.

در نهايت شگفتگي اين محققان كه نتايج آنها در مجله Physical Review Letters منتشر شده، پرتوهاي گاما با انرژي بيش از 700 كيلوالكتروولت با منشور سيليكوني تا حدي خم شدند.

به نظر دانشمندان احتمالا اين امر در اثر ساكن شدن الكترونها در هسته مركز اتمهاي سيليكون ايجاد شده باشد. اگرچه الكترون به دليل وجود ميدانهاي بسيار قوي الكتريكي بطور معمول در هسته اتم سكونت نمي‌كنند، مكانيك كوانتومي به جفتهاي مجازي الكترون و ضد الكترون يا پوزيترون اجازه مي‌دهد تا بسيار سريع ظاهر شده و پس از تركيب مجدد دوباره ناپديد شوند. به عقيده دانشمندان، تعداد زياد اين جفتهاي الكترون و پوزيترون مجازي باعث تقويت انتشار پرتو گاما شده كه معمولا بسيار ناچيز بوده و قابل شناسايي نيست.

خم شدگي حاصل از آزمايشات اين محققان بسيار كم و در حدود يك ميليونيوم درجه است. با اين حال اين ميزان با استفاده از عدسي‌هايي ساخته شده از موادي با هسته‌هاي بزرگتر مانند طلا كه از جفتهاي مجازي الكترون و پوزيترون بيشتري برخوردارند، قابل افزايش است.

با كمي اصلاح، پرتوهاي گاما را مي‌توان براي تمركز پرتوهاي يك انرژي خاص استفاده كرد. از اين پرتوهاي متمركز مي‌توان براي شناسايي مواد سازنده بمبهاي راديواكتيو يا پيگيرنده‌هاي راديواكتيو مورد استفاده در تصويربرداري پزشكي استفاده كرد. دليل اين كار آن است كه پرتوها تنها از راديوايزوتوپهاي خاص منتشر شده و بدون مانع از كنار ديگران عبور مي‌كند. همچنين مي‌توان از آنها براي تبديل ضايعات مضر اتمي به گونه‌هاي جانبي بدون ضرر آنها استفاده كرد.

دوشنبه ۲۵ اردیبهشت ۱۳۹۱
بازدیدها 997
دیدگاه ها . نظر
کد خبر 3464

Comments are closed.


عضویت در خبرنامهء خبر شهری